автореферат диссертации по , 05.00.00, диссертация на тему:Развитие системы проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области

ООЗОБЗЭВ4

На правах рукописи

гО

Дмитриев Владимир Николаевич

РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕМОНТА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 05 25 07 - исследования в области проектов и программ

Диссертации в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Научные консультанты - действительный член РАЕН, доктор технических наук,

профессор Гольдштейи Сергей Людвигович, действительный член МААНОИ, доктор экономических наук Кошкаров Евгений Васильевич

1 4 ИЮН 2007

Екатеринбург - 2007

003063964

Работа выполнена в Уральском межакадемическом союзе, Уральском государственном лесотехническом университете и Уральском филиале «РОСДОРНИИ»

Официальные оппоненты

- действительный член РАЕН, доктор технических наук, профессор СИЛУКОВ Юрий Дмитриевич,

- действительный член PAT, доктор технических наук, профессор САМУИЛОВ Валерий Михайлович,

- доктор технических наук, профессор СМИРНОВ Геннадий Борисович.

Защита состоится « 28» июня 2007г в 15-00 на заседании Диссертационного Совета

Д 098 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 «27» мая 2007г

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор, к ф -м н

В И Рогович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Фундаментальные системные и структурные преобразования отраслей народного хозяйства на основе новых технологий - приоритетная задача государственной промышленной политики на современном этапе В настоящее время дорожное хозяйство функционирует в жестких рамках нехватки инвестиционных ресурсов Государственная поддержка строительства автомобильных дорог не обеспечивает должного уровня развития транспортных коммуникаций Поэтому большое значение в последнее время придается частно-государственному партнерству и внедрению новых технологий в строительстве и ремонте автомобильных дорог

Развитие системы проектирования, строительства и ремонта автодорожных транспортных коммуникаций с учетом применения новых дорожных материалов и технологий является актуальным и системообразующим фактором регионального развития, необходимой частью технической политики, от шторой зависит промышленный и торговый потенциал страны, перспективы равноправного и взаимовыгодного сотрудничества в рамках ВТО Об этом говорят ученые-дорожники Быстрое Н В, Ипиополов С К, Казарновский В Д, Надежно А А , Юмашев В М, Кретов В А

Работа выполнена в соответствии с государственными отраслевыми программами модернизации транспортной системы УрФО, программами развития дорожного хозяйства Свердловской области На проблемы повышения эффективности транспортной инфраструктуры, частно-государственного партнерства и развития новых технологий в строительстве обратил внимание президент Российской Федерации В В Путин в своем ежегодном послании Законодательному Собранию и губернатор Свердловской области на Всероссийском совещании по промышленной политике в г Н Тагиле (2006г)

Объект исследования - система проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог как единый дорожно-строительный комплекс

Предмет исследования - развитие системы проектирования строительства и ремонта и новые дорожные материалы и технологии для строительства и ремонта автомобильных дорог Свердловской области

Цель работы - развитие системы проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог на основе новых технологий, теоретическая разработка и практическое внедрение на автомобильных дорогах Свердловской области новых дорожно-строительных материалов

Основные задачи

1 На основе анализа проблематики и пакета прототипов развить систему проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области с использованием новых дорожных материалов и технологий,

2 Разработать систему программ и проектов и логическую структуру диссертационного исследования,

3 Создать производство, получить и внедрить новые дорожные материалы и на их основе новые технологии дорожного строительства, обеспечивающие высокое качество и долговечность автомобильных дорог,

4 Развить нормативную базу системы проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области в условиях технического регулирования,

5 Оценить технико-экономическую эффективность предложенных проектных решений и разработок

Основные положения, выносимые на защиту

1 Оценка состояния проблематики проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области

2 Проекты модернизации дорожного хозяйства Свердловской области, внедренные в ус-

ловиях опытно-промышленной эксплуатации объекты производственной инфраструктуры

- Монетный щебеночный завод по производству кубовидного щебня,

- Сухоложская битумно-эмульсионная база по производству битумной эмульсии «Эмульдор» и полимерно-битумного вяжущего,

- асфальтобетонный завод в п Байкалово для производства щебеночно-мастичного асфальтобетона,

- контейнерный способ приема, транспортировки, хранения и слива битума, новые битумные хозяйства наземного типа с системой циркуляции теплоносителя в трубчатых регистрах в дорожных организациях Свердловской области

3 Новые дорожные материалы и холодные технологии дорожного строительства, объединенные общим названием «ЭМУЛЬДОР»®, внедренные на опьггао-эксперименгальных участках автомобильных дорог в 2002-2006 тт

4 Территориальная система проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог Свердловской области на основе внедрения новых дорожных материалов и технологий в условиях технического регулирования

5 Методика оценки технико-экономической эффективности новых производственных мощностей с учетом долговечности покрытий автомобильных дорог, устроенных с помощью новых дорожных материалов и технологий

Научная новизна

1 Развита система проектирования строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области путем применения новых дорожных материалов и технологий

2 Впервые получены новые материалы для дорожного хозяйства Свердловской области - катионные битумные эмульсии и эмульсионно-минеральные смеси (патенты на изобретения РФ № 2243245, № 2240333), полимерно-битумное вяжущее и асфальтобетонная смесь на его основе (полож решение по заявке на изобретение № 2006103189), кубовидный и тетраэдральный щебень (патент РФ на полезную модель № 51033), эмульсионно-минеральные слои износа и регенерированный асфальтогранулят, объединенные товарным знаком «Эмульдор» ® (свидетельство РФ на товарный знак, знак обслуживания № 262658)

3 Предложены новые технологии для строительства и ремонта автомобильных дорог в условиях Свердловской области на основе созданных материалов - устройство шероховатой поверхностной обработки с синхронным распределением битумной эмульсии и кубовидного (тетраэдрального) щебня, устройство слоев износа из литой эмульсионно-минеральной смеси, устройство верхнего слоя покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона, по-лимерасфальтобетона, устройство слоя основания дорожной одежды из регенерированного асфальтогранулята (с использованием новых машин типа «Чипсиллер-26», БОМ - 1000, ЯАСО - 550)

4 Выявлены закономерности изменения эксплуатационных свойств автомобильных дорог при поверхностной обработке (долговечность), выраженные коэффициентом приживаемости щебня в зависимости от расхода и качества вяжущего (катионной битумно-поли-мерной эмульсии «Эмульдор») и расхода и гранулометрии (формы зерна и фракционного состава) применяемого щебня

5 Предложена физическая модель дорожной одежды нежесткого типа, основанная на теории упругости, с математическим аппаратом для расчета устойчивости при проектировании В физической модели впервые предложена формула для определения необходимой плотности слоя основания дорожной одежды, учитывающая модуль упругости материала слоя, упругий прогиб слоя, удельное давление на площади контакта с колесом автомобиля, коэффициент Пуассона, толщину слоя и его массу

6 Установлены эмпирические зависимости свойств полученных в битумных эмульсий от содержания составляющих компонентов — битума, эмульгатора, латекса и от кислотности водной фазы, и свойств слоя износа из эмульсионно-минеральной смеси от содержания битумной эмульсии, сульфата алюминия и цемента

7 Предложена новая методика оценки эффективности и расчета интегрального экономического эффекта от создания мощностей по производству дорожно-строительных материалов (кубовидного щебня и битумных эмульсий «Эмульдор») с учетом долговечности покрытий автомобильных дорог, устроенных из производимых в промышленном объеме новых дорожно-строительных материалов

Эмпирической базой и информационной основой диссертации служили результаты исследований, проведенных автором на предприятиях промышленности (атомная промышленность), транспорта, дорожного хозяйства, в научно-исследовательских, проектных и образовательных учреждениях СвердНИИхиммаш, УГТУ-УПИ, УГЛТУ, УралгипродорНИИ, РОСДОРНИИ, СОГУ «Управление автомобильных дорог», опубликованные материалы министерств и ведомств Российской Федерации, отраслевых научных и проектных организаций и информационных центров промышленности и транспорта, нормативно-техническая база (Госстандарт, Госстрой, Росавтодор, Информавтодор, ДНИИАТОМинформ, ЦНИИТЭ-Нефтехим), научно-технические публикации и периодические издания, отчеты о НИР и ОКР, методические разработки и проектная документация по строительству и ремонту автомобильных дорог

Комплекс выполненных исследований и разработок позволил сформировать новый научный подход к методологии управления проектированием, строительством и ремонтом автомобильных дорог, развития инфраструктуры транспортного строительства на региональном уровне

Цикл исследований и разработка выбранного научного направления заняли более 30 лет (с 1975 по 2007гг) в научных организациях СвердНИИхиммаш, УГТУ-УПИ, Свердловском научно-производственном центре (впоследствии - Уральском филиале) «РОСДОРНИИ», Уральском государственном лесотехническом университете (кафедра транспорта и дорожного строительства), в Уральском межакадемическом союзе и Свердловском областном управлении автомобильных дорог На первом этапе, под руководством д т н , профессора Барского М Д (УГТУ-УПИ) была подготовлена и защищена (Свердловск, СвердНИИхиммаш, 1988г) кандидатская диссертация на тему «Закономерности истечения токсичных порошков из камерного питателя в материалопровод пневмотранспортной системы», по специальности 05 17 08 - Процессы и аппараты химической технологии

Практическая значимость - определена применением в научно-технической, проектной и производственной работе

- методологии и концепции управления техническими инновациями в химической технологии мелкодисперсных (порошкообразных) материалов в атомной промышленности,

- методологии и научных основ применения в дорожном хозяйстве холодных энергосберегающих технологий,

- научно обоснованного подхода в организации и планировании НИОКР на территориальном уровне управления дорожным хозяйством (по Свердловской области), учебного процесса (при подготовке квалификационных диссертационных и дипломных работ),

-новых материалов и технологий в конструкциях дорожных одежд, строящихся и ремонтируемых автомобильных дорог в Свердловской области,

-нового оборудования при создании опытно-производственной базы дорожного хозяйства Свердловской области Монетного щебеночного завода, Сухоложской битумно-эмульси-онной базы, битумных участках и АБЗ подрядных дорожно-строительных организаций

На основе выполненных исследований разработана и внедрена в дорожном хозяйстве Свердловской области новая нормативно-техническая продукция

- «Эмульсии битумные катионные для дорожного строительства «Эмульдор» Технические условия ТУ 0256-001-54134151-2002 и ТУ 0256-001-75752321-2006

- «Щебень кубовидный для дорожного строительства из плотных горных пород, гравия и отходов промышленности Свердловской области» Технические условия НД УАД 14-061-2007

- Методические указания по устройству шероховатых слоев износа автомобильных дорог общего пользования и улиц населенных пунктов Свердловской области,

- Технологический регламент на производство кубовидного щебня для дорожно-строительных работ из гранодиоритов Монетного месторождения,

- Технологический регламент на приготовление щебеночно-матичного асфальтобетона и устройство покрытий,

- Технологический регламент на восстановление асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог способом холодной регенерации ведущей машиной фре-за-грунтосмеситель (стабилизер) ЯАСО-550 с использованием битумной эмульсии при ремонте автомобильных дорог,

- Индивидуальные сметные нормы и единичные расценки на ремонтно-строительные работы для автомобильных дорог, выполненные новой техникой

Научные положения и предложенные рекомендации использованы СОГУ «Управление автомобильных дорог», подрядными научными, проектными и строительными организациями при разработке инновационных дорожных проектов, выполнении научно-исследовательских, опытно-экспериментальных работ и строительно-монтажных работ Выявлен и применен в научно-исследовательской практике межотраслевой аспект при анализе закономерностей поведения сыпучих (дисперсных материалов) в камерном питателе системы пневмотранспорта и конструкциях дорожных одежд автомобильных дорог с установлением общей математической модели для описания устойчивости дисперсных систем

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

Методы исследования Системный анализ, теория управления, теория упругости, теория размерности, экспериментальные лабораторные исследования с использованием теории планирования эксперимента, методология опытно-промышленных испытаний, методы механики дисперсных систем, графическое моделирование

Научные труды и публикации. Результаты исследований диссертанта представлены в 77 научных трудах и изобретениях Среди них - монография, научные статьи в периодических изданиях, доклады на всероссийских и международных научно-технических конференциях и семинарах, авторские свидетельства и патенты на изобретения и полезные модели, отчеты о НИР и ОКР, депонированные научные работы, методические рекомендации, технологические регламенты и технические условия Личный творческий вклад - более 50 печ листов

Апробация работы Диссертант в период с 1977 по 2007гг принимал активное участие в работе научно-технических конференций и семинаров Среди них - международные, зарубежные, всесоюзные и всероссийские конференции и семинары, в том числе I всесоюзный научно-технический семинар по проблемам виброуплотненного топлива, гДимитровград, 1983г, всесоюзный семинар «Результаты научно-исследовательских работ в области технологии, материаловедения, испытаний и контроля качества микросфер и твэлов на их основе», г Подольск, 1985г, «Регенерация отработавшего смешанного топлива быстрых реакторов по газофторидной технологии», г Димитровград, 1986г, «Охрана окружающей среды в атомной промышленности», г Обнинск, 1986г, «Технический прогресс в атомной промышленности», г Москва, 1987г, межрегиональная конференция «Проблемы повышения качества строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог Свердловской области», г Екатеринбург, 1999т, областная научная конференция-совещание по регенерации асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и повышению качества дорожного строительства, гНевьянск, 2002г, международная научно-практическая конференция по применению новых материалов в дорожном строительстве, г Балашиха, 2003г, «Экологические проблемы промышленных регионов», г Екатеринбург, 2003г, международные отраслевые выставки-форумы «Дороги России XXI века», гг Новгород - Москва (2002 - 2003гг), межрегиональная научно-практическая конференция «Управление интеллектуальной собственностью инновационных разработок», г Екатеринбург, 2003г, всероссийская научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту», г Екатеринбург, 2004г, межрегиональная конференция по применению щебеночно-мастичного асфальтобетона в дорожном строительстве, г Екатеринбург, 2004г, «Актуальные проблемы технического оснащения дорожной отрасли в условиях реформирования», г Орел, 2005г, всероссийские научно-технические выставки-ярмарки «Магистраль», г Нижний Тагил, полигон «Старатель», 2003 - 2005гт, X всероссийский экономический форум и выставка научно-технических достижений, г Екатеринбург, 2005г, международная научно-техническая

конференция «Наука, инновации и образование актуальные проблемы развития транспортного комплекса России», г Екатеринбург, 2006г, VI международная научно-техническая конференция «Урал промышленный - Урал полярный», г Екатеринбург, 2007г

В качестве сопредседателя научно-технического Совета и заместителя начальника Свердловского управления автомобильных дорог автором апробированы концептуальные положения диссертации при рассмотрении важнейших дорожных проектов и принятии управленческих решений по строительству и ремонту автомобильных дорог в Свердловской области, разработке проектно-смегной документации на всех стадиях проектирования (от обоснования инвестиций до рабочих проектов), при планировании проектно-изыскательских работ и внедрении в производство новых технических решений

Реализация в промышленности.

1 Создана экспериментально-промышленная база дорожного хозяйства Свердловской области запроектированы, построены и запущены в эксплуатацию Монетный щебеночный завод, Сухоложская битумно-эмульсионная база, асфальтобетонный завод в п Байкалово Свердловской области, контейнерный способ транспортировки, хранения и слива битума и битумное хозяйство с резервуарами наземного типа в п Михайловск

2 Организовано промышленное изготовление кубовидного щебня для нужд дорожно-строительного комплекса в объеме 700 тыс м3/год, катионной битумной эмульсии «Эмульдор» в объеме 13 ООО т/год, полимерно-битумного вяжущего мощностью 10 ООО т/год, промышленное производство эмульсионно-минеральной смеси, щебеночно-мас-тичного асфальтобетона, промышленное восстановление асфальтобетонных покрытий и оснований из асфальтогранулята методом смешения на дороге в условиях ремонта автомобильных дорог в Свердловской области

3 Созданные технические условия и технологические регламенты, методические указания и рекомендации на основные виды дорожно-строительных и ремонтных работ, выполняемые с применением новых дорожных материалов и технологий в Свердловской области, использованы при разработке проектными организациями (по объектам строительства и ремонта автомобильных дорог) проектной документации - проектным институтом ФГУП «Свердловскавгсодор», Уральским филиалом ОАО «ГипродорНИИ», ООО «Дорнефтегаз»

4 Ежегодный объем внедрения новых технологий и материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог в Свердловской области составляет

- дорожные битумно-эмульсионные технологии создания слоев износа - до 300 км/ год (220 км/год устройство поверхностной обработки с синхронным распределением битумной эмульсии и щебня, 80 км/год устройство слоев износа из литой эмульсионно-минеральной смеси), подрядная организация ГУП СО «Монетный щебеночный завод»,

- холодная регенерация дорожных одежд с использованием метода ресайклинга - 20 км/год (автомобильная дорога Екатеринбург - Н Тагил - Серов и др ), подрядная организация ФГУП «Свердловскавтодор»,

- покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона с использованием стабилизирующих добавок «Виатоп», «Хризатоп» и кубовидного щебня - 15-20 км/год (подрядные организации - ГУП СО «Монетный щебеночный завод», ЗАО «Жасмин», ЗАО «Мелиос-трой», Березовское ДРСУ ФГУП «Свердловскавтодор»)

Личное участие автора в получении результатов заключается в непосредственном участии в создании интеллектуальной собственности, руководстве НИОКР, а также в систематизации научных результатов, разработке нормативно-технических документов, методологическом развитии систем проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог, как единого научно-производственного цикла, с применением разработанных технологий, результатов НИОКР, новых дорожных конструкций и дорожно-строительных материалов, в проектном обеспечении вводимых объектов транспортной и производственной инфраструктуры, от творческого замысла до осуществления практической (материализованной) реализации в дорожном хозяйстве Свердловской области в виде новых мощностей, участков построенных и отремонтированных по новым технологиям автомобильных дорог

Структура диссертации Структура программ и проектов по теме диссертации, отражающая логику предложенной научной концепции развития систем проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог представлена на рис 1

л

ж

Лоп-гка рэтоитн строи гсзьства t

t сисЖнй проскн-ропалии, pCMDHTJ iilO-Mo^Ti-IbHUK дорог

П оотшчиа КЛКЛДШ и ОПУПЕЙ GtlClttXtlHJI npOCMHIXiilSH ня, стрпигшстквд (Чроита

Проект IJ. ItpiKKl U. Проект 1.3-

Программа 1. Ссмдглнс onum>fi$>4L! i-xxtif biv fis'i лолгйсгм Свср^л^аскс-Г! облает

новых технологий и материалов ■■ ' Т. .. , ,

Я partit 2.1.

Ilpwxi 23.

Il liQiiiHM ч» J- Йсслемваим, рпдрабдгка к янк^емне tw -лорожида ттдподагмй оэе»;ч ira ocï№k no'.m дс^и^виг. л<атсрна.№К

ПроуКТ 3.1, Проект J.2.

Проект 3.3,

Проардямя t, FiUrtfTtfce it сем« чрДОлиромрГкк ту^ягмгдо элементов дсрмЫых одькд я дорожно-

Проект 4.1. IIjwcki -1.3. Проект -4 J.

npiK'iii 4.4.

flpuiiKi

\щ

J !

ПРАГМ wvut 5. Упювлашь жиш;» кым iwtwvtipnerritpfflBivwii: ¡.т^гслъегадн ртмотп адг^Ыданных щ/х к«

ЙСТНЛИ nilCjrp^riIA Я№ИХ ТСЗИОЖЛГРЙ Р МйТ^'ЯХЬЖ ..I

/-t.}., .1 ■ *

Проект 5.1.

Ilpoeifr 5.2,

Проект 5J.

•U^ffifi^â-^O' 'Oiipcryj wifTH исстс^одюпий ПО внедрении? новых технологий и иитервдтее а ■аорояшоы тотянелк Сяер&оыжой m5;iactw

: • '

llpwK t 6. S.

■

ЭкптогтнениыЯ sakii Нше »н)*ые

pniKiui

Рис. Î. Логическая структура диссертационного исследования. Расшифровка проектов (ftoдпрограмм), рис. Î:

по программе 1: !.!. Проблематика (л и m ера тури о~а> ¡ал и mu ч ески й обзор): 1.2. Анализ и прототипи-рование существующих дорожных материалов и технологий; 1.3. Разработка алгоритма решения задач по результатам анализа и прототипчрования,

па программе 2:2.1. Изменение технологической схемы и состава оборудования битумных хозяйств; 2,2. Усовершенствование технологической схемы асфальтобетонного Завода; 2.3. Проектирование, разработка и выбор оборудования битумио-амульсионной базы и щебеночного завода.

по программе 3: 3.1 Разработка составов битумной эмульсии и эмульсионно минеральных смесей, 3.2. Оптимизация состава полимерно-битумного вяжущего; 3.3. Получение и изучение физико-механических характеристик кубовидных щебней; 3.4, Подбор составов и исследования физико-механических свойств полимерасфальтобетоиных, щебеночно-мастично асфальтобетонных и асфольтогранулобвтон-ных смесей.

по программе 4: 4. J.Развитие теории уплотняемости конструктивных слоев дорожной одежаы; 4.2. Определяли* яъитши расхода щебня и битумной эмульсии на прижиицамости слоя илноса при устройстве шероховатой поверхностной обработки методом синхронного распределения вяжущего и щебня; 4.3. Закономерности распада битумной эмульсии в слое износа из литой эмульсионно-минералъной смеси; 4.4. Зависимости фи tu ко-механических свойств асфалътогранупобе/понной смеси от расхода битумной эмульсии в основании дорожной одежды; 4,5. Технологические особенности устройства верхнего слоя дорожного покрытия из щебеночно-мастичного асфальтпбетона и по.чимерасфальтобетона, по программе 5 5.1. Система проектирования, строительства w pftwoïtmei автомобильных дорог территориального уровня упражнения (но Свердловской области); 5.2. Система планирования, организации и выполнения НИОКР в дорожном хозяйстве Свердловской области; 5.3. Система обеспечения качества проект ирования, строительства и ремой та автомобильных дорог в Свердловской области

по программе 6. 6.1, Развитие системы технического регулирования rf дорожкам хозяйстве; 6.2

Создание научно-технической продукции и разработка нормативно-технических документов для проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области б 3 Технико-экономическая оценка новых производств дорожно-строительных материалов кубовидного щебня на Монетном щебеночном заводе и битумной эмульсии на Сухоложской битумно-жульсиошюй базе на основе построения графических моделей

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Программа 1 Анализ и оценка состояния проблематики системы проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области

Проект 1 1 Проблематика (литературно-аналитический обзор)

Уровень достижений дорожной науки и системообразующих факторов для управления проектированием и строительством автомобильных дорог в Свердловской области достаточно высок Тем не менее, как показывает опыт, существуют определенные пробелы в теории и практике управления дорожно-строительным комплексом на территориальном уровне, что не позволяет в полной мере и с должным качеством осуществлять внедрение в дорожных работах новой техники и технологий, разрабатывать современные дорожные проекты и создавать востребованные в дорожном хозяйстве научно-технические продукты

Диссертационная работа и лежащие в ее основе фундаментальные теории дорожного строительства и знания строительного материаловедения базируются на работах известных отечественных и зарубежных научных школ П А Ребиндера, А П Васильева, М Д Барского, Ю Д Силукова, В А Рыбъева, И В Королева, В П Подольского и многих выдающихся ученых Вопросы управления и инноваций связаны с разработками Ф Котлера, Г Меныпа, М Портера, П Друкера, И Шумпеттера Системным анализом научно-технического прогресса на транспорте и в дорожной отрасли углубленно занимались Левин Б А , Самуйлов В М, Кузнецова Е Ю , Сай В М, Боровик В С Теория менеджмента качества, применительно к дорожному хозяйству и машиностроению представлена в работах Линдера А В , Немчинова М В , Афиногенова О П , Фатхутдинова РА Использование техногенных материалов предприятий Урала в дорожном строительстве активно велось научной школой Смирнова Л А Экологические межотраслевые проблемы освещены в работах Харламповича Г Д, Бул-дакова С И Большой вклад в подготовку кадрового потенциала и практическое развитие дорожной науки Среднего Урала внесли ученые-практики Белоусов Б В , Кондратов В К, Шишкин В В , Козлов Ю С , Телюфанова О П, Гриневич Н А

Вместе с тем в научной литературе и информационных изданиях недостаточно раскрыта система проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог во взаимосвязи научно-технических аспектов, с учетом ее научно-практического использования на территориальном уровне управления (в Свердловской области) Разобщены и не имеют общей теоретической и методологической платформы научные основы использования новых, прогрессивных дорожно-строительных технологий применительно к местным дорожно-клима-тическим условиям

Анализ отечественной и зарубежной научной литературы, нормативно-технической документации в дорожном строительстве (Госстрой, Росавтодор), информационный поиск по периодическим печатным изданиям с глубиной до 10 лет, поисковым системам Интернет, публикациям «Информавтодора», опрос экспертов, показал, что производству высококачественных дорожно-строительных материалов, а также широкому внедрению в отечественной практике дорожного строительства новых дорожных технологий, как системе проектирования и повышения качества дорожного строительства, до сих пор уделяется недостаточно внимания

Проект 12 Анализ и прототипирование существующих дорожных материалов и технологий

Отечественные стандарты разработаны для всех видов дорожно-строительных материалов, вяжущих каменных материалов и асфальтовых бетонов Требования, заложенные в них, не уступают мировым Однако, как показала практика дорожного строительства, использование отечественных материалов, отвечающих всем действующим нормативам (ГОСТ 8267-93, ГОСТ 9127-97, ГОСТ 321015-20002, СНиП 2 05 02-85, ВСН-38-90, ОДН 218 46-01), оказалось практически невозможным, особенно с ориентацией на сырьевую базу местных материалов, ввиду несоответствия между установленными требованиями и фак-

тическими физико-химическими свойствами местных материалов, традиционно выпускаемых и используемых в дорожной отрасли Корни данной проблемы лежат в исторически сложившейся практике обеспечения дорожной отрасли нерудными строительными материалами, существующей межведомственной разобщенности, отсутствии в дорожной отрасли собственного производства минерального сырья, и это несмотря на то, что потребность в песчано-щебеночных материалах велика и, по данным прошлых периодов, достигает в Свердловской области в среднем 3 млн м3/год

Свердловская область считается одной из областей России, наиболее обеспеченных каменными (песчано-щебеночными) строительными материалами На ее территории расположено более сорока горнорудных предприятий и щебеночных карьеров строительного камня Но, выпуская десятки миллионов тонн песка и щебня, горнорудная промышленность за все предыдущие годы не обеспечила комплексно дорожное строительство качественными песчаными и щебеночными материалами, отвечающими требованиям ГОСТов, табл 1

Физико-химические свойства щебня 10

4 (2003 г) 3 (2003 г) 2 (2004 г) 1 (2003 1) № п/п, год испытания

Курманский камнещебендчный карьер Шахта Северопесчаная Бо) ОСЛОВСКОП) 1 рудоуправления Ревдинский камнедробильный завод ОАО «Первоуральское рудоуправление» Производительность

Гранит Известняки, пор фириты,туфы, амфиболиты Габбро Горнблендит, габбро Горная порода

о 10 20 о о с ■к о >3 со о 3 О | 20-40 | 40 80 (70) 5-20Фракция, мм

1 3 V© чо сэ X а Оч о ■о и ЧО Насыггная плотность кг/м2

2650 Ю в о 3180 [ 3000 1 О о V© О к» ЧЭ 1 3000 | | 2970 | 2962 Средняя плотность, кг/м1

о 00 о ы ю к> о I 3020 | 3 о 3030 3140 (>> о | 3080 | о Истинная плотность, кг/м2

й о - о ■о о ел о й о о о сп Водопоглащение, % в массе

о о ю о о о о о £ о о £ о о о о £ о с? с о о о Прочность (марка по дробим ости)

- - - ^ 2 о и о 1л о -Сь о Содержание пылевидных и глинистых частиц по массе

в 3 X X 3 п X 3 X 3 3 X X 3 Содержание тайны в комках, % по массе

ы А. 26,35 Ъ\ | 32,52 | ю ьо о Содержание зерен лещадности формы (лещадность), %

•Ь. 48,93 а о | 53,12 | 56,05 ф. ю ф. те ЧО ОС 47,54 Пустотность, % по объему

1о р Ъ. о о чо ЧО л ы ■й. ^ "-о <Э\ Пористость, % по обьему

к ? г- ¡5 ? К ? ? Я Марка по нестираемости

« „ X ч л X 3 X X X н X н Содержание зерен слабых пород, % по массе

а о V! 1 о X н 1 "8 м V» у 5 Устойчивость структур против распадов потери % по массе

V I О 3 и 01 О Я р-100 I р-зоо | | Р-400 | И-400 и-гоо I Р-300 | | И 300 | Р-300 Марка по морозостойкости

1 1 1 1 1 ё о ы о о Удельная эффективная активность естесственных радионуклеидов Бк/кш

Zl

Требования ГОСТа 8267-93 чэ vg g 9 (2003 i) о о 00 7 (2004 r) О 5 (1999 г)

8 £ ■S jp "S é е g 1 S S f» <9 ОАО «Ураласбест» Ж 2 Т2 s ■S 5 * v тз х ■SSS «■Э ' III Террикон (переработка щебня Ревдинского камнедробильного завода) ОАО «Высокогорский ГОК» •5 i § X ü s< | 1 1 ■8

Метаморфические породы Серпентинит Серпентинит Сиениты Габбро Скарны, сиениты туфы,габбро н др Гранит

5-20 I 20-40 | | 40-70 | 5-10 О с | 40-80 | о 20-40 о 10 20 5-20 Ui Ю o

Не нормируется 1388 | 1384 | | 1333 | 1379 ы «J ы UJ ■С» 1335 1389 Di 1474 о Ы so o

От 2000-3000 2680 Ov о | 2680 | 2650 ю Xl о | 2650 | 2738 OS e o 3000 ЗОЮ 3020 2700

Не нормируется 2730 | 2720 | | 2700 | 2690 I 2740 | о 2882 2820 о 3030 3086 2730

Не нормируется о Й о ос © © ОС о ы VO o © чО VO

200,300,400,600, 800, 1000, 1200 1200 о О 00 © о 1200 I 1200 | | 1200 | 1400 1400 1400 & CJ О 1400 со o es

Не более I о о -J © о о о о S о О УО -

Не более 0,25 1 я 3 3 3 X з 3 3 3 3 X 3 X о ч X а я Ц 3 3

! гр до 10 гр 2 гр св 10 до 35,3 гр св 15 до 25,4 гр св 25 до 35,5 грев до 50 24,7 1 24'7 i 11,98 | 18,72 | I 10,64 | ¿t> 18,06 3 1Л \о 24,5

Не нормируется 5 00 о 47,96 | 49,93 | | 53,43 | 53,6 50,4 47,9 5! ,02 45,5 48,52

Не нормируется 48,2 1 1,84 | 1 °>74 1 1,57 | 2,55 | NJ 0,71 - 0,66 Os Os

S К ts» я ы S К Г К К S К ¡s к UJ

Не боже 5 (марка 1400 1200 1000) ВС более 10 (мара 800) ^ V» „ -Сь X s s £ Л w

Не более 3 (марка ¡000 н гютк) не более 5 (марка 800 600} 1 1 1 0,95 О о i ¡ о X 3 0,37 !

F 15,F-2S,F 100 F 150 F-200.F-300 F-400 Ti К> 71 о 73 Lfi О F 400 [ F 400 1 и к о более F 100 более F 100 F-300 F-300 F-100 более F-50

св 370 до 740 Бк/кг I 1 1 I 1

Как показали исследования РосдорНИИ, песчано-щебеночные смеси (ПЩС), выпускаемые в настоящее время основными поставщиками для дорожной отрасли, не соответствуют по форме зерен (лещадности), фракционному (граншгометрическому) составу, запыленности, некоторые - по прочности Ряд поставщиков выпускает заведомо браковонную продукцию (лещадность достигает 30% и более) Применение таких лещадных щебней резко снижает качество дорожных работ (недоуплотнение, низкая водостойкость, морозоустойчивость дорожных конструкций) В песчано-щебеночных смесях основного поставщика для производства асфальтобетона - комбинат «Ураласбест» - присутствует асбестовое волокно, что дает высокую исходную влажность (до 7%) минерального сырья для производства асфальтобетонных смесей, значительно ухудшает его переработку на асфальтобетонном заводе (АБЗ) (сушка в сушильных барабанах при повышенных температурах - 150°С), как следствие - перегрев минеральной смеси, выгорание и старение (преждевременное окисление) битума, пережог и снижение качества асфальта, а также понижение водостойкости асфальтобетона, ухудшение экологии на АБЗ, снижение долговечности устраиваемых асфальтобетонных дорожных покрытий Асфальтобетон из песчано-щебеночных асбестовых материалов (фактически асбоотходов) зашлифовывается на автодорогах, существенно снижение коэффициента сцепления покрытия с колесом автомобиля, ухудшается безопасность, требуется обязательная поверхностная обработка Но поверхностная обработка плохо приживается к нему и служит в 2 раза ниже нормативных сроков, существует явный перерасход материалов на поверхностную обработку и содержание таких покрытий

Применяемое в рудоуправлениях и на карьерах дробильно-сортировочное оборудование морально и физически устарело, не обеспечивает требуемое и стабильное качество продукции для дорожного хозяйства, зачастую не позволяет выделить узкие фракции 5-10 мм, 10-15 мм, 10-20 мм, крайне необходимые для внедрения новых битушю-эмульсионных дорожных технологий по строительству, ремонту и содержанию автомобильных дорог

На работу щебня в слое дорожной одежды большое влияние оказывает форма его зерен (степень кубовидности) Исследованиями института СоюздорНИИ установлено, что асфальтобетонные смеси на кубовидном щебне обладают лучшей уплотняемостью за счет взаимного перемещения и взаимозаклинивания зерен

Щебень с зернами лещадной формы при уплотнении асфальтобетонной смеси вследствие меньшей механической прочности частично разрушается, образуя свежие поверхности, не покрытые битумом, которые под действием атмосферных факторов (вода, мороз) становятся очагами разрушения асфальтобетонных покрытий, особенно при использовании многощебенистых смесей типа А Особенно отрицательно действие зерен лещадной формы проявляется при поверхностной обработке асфальтобетонных покрытий

Институтом ВНИИжелезоботон были проведены исследования о влиянии на параметры бетона наличия лещадности зерен, которые показали, что при применении кубовидного щебня физико-механические свойства щебня (предел прочности при сжатии, дробимость при сжатии, морозостойкость и др ) повышаются от 1,5 до 2 раз

Эти требования к форме зерна не является данью моде текущего времени, а подтверждены мировой практикой многолетнего строительства и эксплуатации магистральных и городских автодорог Игнорирование данного фактора в течение многих десятилетий привело, по данным Росавтодора, к неудовлетворительному состоянию 60% автомобильных дорог РФ

В соответствии с президентской программой «Дороги России XXI века» в Союздорнии был произведен расчет потребности в различных видах щебня для нового строительства, реконструкции, ремонта и содержания автомобильных дорог В табл 2 приведены данные о потребности в щебне кубовидной формы различных регионов России Из таблицы видно, что потребность Урала в кубовидном щебне в период до 2010 года составит 3 млн м3 в год

Качественные кубовидные щебни лещадностью менее 10%, прочностью 1000-1400 кг/ см3, фракций 5-10 мм, 10-15 мм, 10-20 мм, а также кубовидный песок фракции 0-0,71 мм необходимы для производства горячих асфальтобетонных смесей высших марок по ГОСТу 91128-97, для внедрения перспективного щебеночно-мастичного асфальтобетона по ГОСТу 31015-20002, для предотвращения колейности на автодорогах высоких технических категорий, для развития в области скоростных автомагистралей и для обеспечения износостойкости верхних слоев покрытия (европейский тип покрытия) Преимущества применения кубовидного щебня представлены в табл 3

Потребность в щебне узких фракций кубовидной формы для развития сети автомобильных дорог по регионам России (2001-2020 гг)

Таблица 2

Регион Потребность по годам и периодам (млн м3)

2001 2002 2003 2004 2005 20017005 20062010 20112070 20012020

Центр 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 12,5 25,8 96,6 134,9

Северо- Заття гт 1,1 1,1 1,2 1,2 1,3 5,9 10,6 38,88 55,3

Поволжье 1 7 1,8 1,9 1,9 2,0 9,2 16,2 70,3 95,8

Северный Кавказ 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 3,2 7,7 23,7 34,6

Урал 1,5 1,6 1,6 1,6 1,7 8,0 14,4 52,9 75,3

Сибирь 1,4 1,4 1,4 1,6 1,7 7,5 15,5 57,7 80,7

Дальний 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 3,8 6,7 30,0 40,5

Всего щебня 9,3 9,6 10,0 10,4 10,9 50,0 96,9 370,0 517,1

В среднем 10,0 19,4 37,0 25,8

Преимущества применения кубовидного щебня в дорожно-строительных работах

Таблица 3

№ п\п Наименование Изменение величины Причины изменения величины

1 Повышение долговечности бетонных и асфальтобетонных покрытий дорожных одежд (продление межремонтных сроков эксплуатации автомобильных дорог) до 2-3 раз за счет повышения плотности упаковки, прочности, сдвигоустойчивости тегшо-, морозо- и водостойкости

2 Повышение прочности щебня на 30-60% (до 1200-1400 ед) за счет снижения дефектов структуры материалов при дроблении

3 Увеличение коэффициента уплотнения асфальтобетонной смеси до 0,99 (приближается к 1,0) за счет формы зерен щебня и удобоукладываемости органомииеральной смеси

4 Снижение времени и трудозатрат при укладке и уплотнении асфальтобетонного покрытия на 50-70% за счет удобоукладываемости

5 Реальное снижение Проханов катка для уплотнения асфальтобетонных смесей с 10 до2-3 за счет удобоукладываемости

6 Снижение энергозатрат и себестоимости бетона на 3% за счет уменьшения сопротивления материала при перемещении и пасхола вяжущих компонентов

7 Увеличение прочности асфальтобетонных смесей на 15-22% за счет плотности упаковки и оптимизации структуры смеси

8 Возрастание коэффициента водостойкости асфальтобетонных на 40-50% за счет плотности упаковки и оптимизации структуры смеси

9 Снижение расхода битума при производстве асфальтобетонных смесей на 14-15% (до 20%) за счет уменьшения площади контакта зерен и порозности смеси

10 Повышение коэффициента сцепления верхних слоев дорожных одежи в 1 6 -1 7 раза за счет создания макрошероховатости

11 Расширение области применения кубовидного отсева и дополнительная эффективность от квалифицированного применения побочного продукта лрпбтгешгя Производство бетона, минерального порошка, сухих строительных смесей за счет гранулометрии (зернового состава) формы и прочности зерен отсева дробления

Таким образом, строительство новых промышленных мощностей для производства щебней кубовидной формы является необходимым шагом и отвечает современным требованиям дорожного хозяйства Свердловской области

Битумная эмульсия - универсальный вяжущий материал для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог В основе работ по созданию оборудования и технологий получения битумной эмульсии заложены принципы физической химии дисперсных систем и теоретические подходы основоположника коллоидной химии академика П А Ребиндера

Практика показала, что по сравнению с обычными битумами основным достоинством дорожных битумных эмульсий является возможность их применения при повышенной влажности и пониженной температуре окружающей среды, а также одновременная экономия вяжущего (битума) Эмульсии по сравнению с битумом обладают значительно меньшей вязкостью, что позволяет проводить дорожные работы холодным способом, исключающим подогрев каменного материала, эмульсии и смесей на их основе

В литературе обращается внимание на то, что битумные эмульсии позволяют дорожникам работать в таких неблагоприятных погодных условиях, когда даже при наличии поверхностно-активных добавок невозможно добиться необходимого сцепления вяжущего с каменными материалами и обеспечить высокое качество дорожных работ с использованием горячих смесей При этом расширяется сезонный интервал дорожно-строительных работ (на 1,5-2 месяца)

Остаточное битумное вяжущее (образующееся после распада эмульсии) - это высококачественный материал с уникальными вяжущими и адгезионными свойствами, обеспечивающими заданное высокое качество оргаио-минеральных смесей (асфальтобетон, слои износа, защитные покрытия, стабилизированные слои основания и другие конструктивные элементы дорожных одежд), который практически невозможно получить в производственных условиях другими способами (применением разжиженных битумов, горячих смесей)

Многочисленные технологии дорожного строительства с использованием битумных эмульсий, успешно применяемые за рубежом десятилетиями, очень медленно и не все внедряются в России

Эмульсионная подгрунтовка основания перед укладкой слоя асфальтобетона, устройство битумно-эмульсионной поверхности обработки автодорог с синхронным распределением вяжущего и щебня, инъекционный ямочный ремонт эмульсионно-минеральной смесью, устройство тонкослойных слоев износа (толщиной 1-1,5 см) из литых эмульсионно-минеральных смесей по способу, получившему название в зарубежной практике «Сларри-Сил», исправление неровностей дорожных покрытий по способу «Микросюрфейсинг», укрепление и стабилизация оснований автодорог методом холодной регенерации, восстановление асфальтобетонных покрытий с использованием фрез-ресайклеров («Ресайюганг»), устройство верхних слоев покрытия из полимерасфальтобетона и щебеночно-мастичного асфальтобетона не могли быть осуществлены в следствие отсутствия в Свердловской области кубовидных щебней, битумных эмульсий, полимерно-битумного вяжущего, невозможность использования этих материалов из других регионов по условиям распада и адаптации к дорожно-климатическим условиям Свердловской области и отсутствия необходимого оборудования и техники

Проест 1 3 Разработка алгоритма решения задач по результатам анализа и прото-типирования

Разработанный нами алгоритм представлен на рисунке 2

Рис 2 Алгоритм решения задач но результатам анализа и прототипироеания (вновь разработанный)

1 - оценка прототипов и состояния проблем проектирования строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области, 2 - создание опытно-промышленного полигона по производству дорожно-строительных материалов, 3 - организация производства новых дорожно-строительных материалов, 4 — опытно-экспериментальное внедрение новых дорожных технологий на основе опытно-промышленного производства новых дорожно-строительных материалов 5 - создание научно-технической продущии и разработка нормативно-технической базы для дорожного хозяйства Свердловской области, 6 — оценка технико-экономической эффективности внедрения новых дорожных технологий и материалов в условиях Свердловской области, 7 - управляющие и организационно-технические воздействия и мероприятия в дорожном хозяйстве Свердловской области с учетам характеристик и прототипов Информационный поток I — вход в систему II - выход из системы практическое использование в дорожных проектах новых знаний

Программа 2 Создание опытно-промышленной базы внедрения в дорожном хозяйстве Свердловской области новых технологий и материалов

Проект 2 1 Изменение технологической схемы и состава оборудования битумных хозяйств

Традиционно битум на нефтеперерабатывающих заводах разливают при температуре порядка 140°С в железнодорожные цистерны вместительностью 60 м3 с «рубашкой» для нагрева цистерн при сливе битума либо в автоцистерны-термосы При транспортировке битум обычно остывает до температуры 20-40°С и затвердевает Для того, чтобы битуму придать текучесть, необходимо нагреть его до температуры порядка 70-90°С Это осуществляется путем подачи перегретого пара в «рубашку» цистерны либо электронагревом, а также другими способами нагрева Производственный опыт показывает, что продолжительность нагрева и, соответственно, слива одной цистерны вместительностью 60 м3 зависит от количества влаги в битуме, условий хранения, способов нагрева, технологии перекачки, типа хранилища и других факторов и составляет от 24 до 75 часов Компонентный состав битума при этом претерпевает изменения, местный перегрев приводит к преждевременному старению битума, а асфальтобетон, изготовленный на его основе, недолговечен, склонен к трещинообразованию, шелушению, выкрашиванию, пластической деформации

С целью уменьшения влияния негативных явлений при приеме, транспортировке, хранении и сливе битума, а также оптимизации перемещения и складирования битума нами предложено использовать контейнер, разработанный ЗАО «Номбус» вместительностью 10 мЗ, рис 4, и систему нагрева битума циркулирующим масляными теплоносителем, рис 5 Способ приема, .к . транспортировки, хранения и слива битума в г Михайлов-

™ ске нами был применен в Свердловской области впервые

Полученный опыт позволил выработать рекомендации для дальнейшего использования контейнеров при строительстве дорог в Свердловской области Были получены данные о времени нагрева битума в контейнере до требуемых температур в зависимости от температуры теплоносителя и температуры окружающей среды, табл 4, выбран теплоноситель, приемлемый для условий Свердловской области, выявлены технологические возможности работы с контейнерами (складирование, перемещение, транспортировка)

0*1 НХ7«И!

Рис 4 Контейнер для битума (примененный)

•а

Рис 5 Технологическая схема битумного хозяйства (вновь разработанная)

Время разогрева битума в контейнерах

Табчица4

Темп нагр битума, °С Темп нагр битума, °С Темп нагр бшума, °С

70 80 90

Темп теплоносителя, °С Темп теплоносителя, °С Темп теплоносителя, °С

170 | 160 | 150 | 140 170 | 160 | 150 | 140 170 | 160 | 150 | 140

Темп окр воздуха °С Время разогрева битума, час Время разогрева битума, час Время разогрева битума, час

0 17,3 18,4 19,6 21,0 19,8 21,0 22,4 24,0 22,2 23,6 25,2 27,0

1 16,9 18,0 19,2 20,6 19,4 20,6 22,0 23,5 21,9 23 3 24,8 26,6

2 16,6 17,6 18,8 20,1 19 1 20,3 21,6 23,1 21,5 22,9 24,4 26,1

3 16,2 17,2 18,4 19,7 18,7 19 9 21,2 22,7 21,2 22,5 24,0 25,7

4 15,9 16,9 18,0 19,3 18,3 19,5 20,8 22,3 20,8 22 1 23,6 25,3

5 15,5 16,5 17,6 18,8 18,0 19,1 20,4 21,8 20,4 21,7 23,1 24,8

6 15,1 16,1 17,2 18,4 17,6 18,7 19,9 21,4 20,1 21,3 22,7 24,3

7 14 8 15,7 16,7 17,9 17,2 18,3 19,5 20,9 19,7 20,9 22,3 23,9

8 14,4 15,3 163 17,5 16,9 17,9 19,1 20,5 19,3 20,5 21,9 23 4

9 14,0 14,9 15,9 17,1 16,5 17,5 18,7 20,0 18.9 20,1 21,5 23,0

10 13 7 14,5 15,5 16,6 16,1 17,1 18,3 19,6 18,6 19,7 21,0 22,5

11 13,3 14,1 15,1 16,2 15,8 16,7 17,9 19,1 18,2 19,3 20,6 22,1

12 13,0 13,8 14,7 15,7 154 16,3 17,4 18,7 17,8 18,9 20,2 21,6

13 12,6 13,4 14,3 15,3 15,0 16,0 17,0 18,2 17,4 185 19,8 21,2

14 12,2 13,0 13,9 14,8 14,7 15,6 16,6 17,8 17,1 18,1 19,4 20,7

15 И,9 12,6 13,4 14,4 14,3 15 2 16,2 17,3 16,7 17,8 18,9 20,3

16 11,5 12,2 13,0 140 13,9 14,8 15,8 16,9 16,3 17,4 18,5 19,8

17 11,1 11,8 12,6 13,5 13.6 14,4 15,4 16,5 16,0 17,0 18,1 19,4

18 10,8 11,5 12,2 13,1 13,2 14,0 15,0 16,0 15,6 16,6 17,7 18,9

19 10,4 11,1 11,8 12,7 12,8 13,6 14,5 15,6 15,2 16,2 17,3 18,5

20 10,1 10,7 11,4 122 12,5 13,3 14,1 15,1 14,9 15,8 16 9 18,1

21 9,7 10,3 11,0 11,8 12,1 129 13,7 14,7 14,5 15,4 16,4 17,6

22 94 9,9 10,6 11 4 11,8 12 5 13 3 14,3 14,1 15,0 16,0 17,2

23 9,0 9,6 10,2 10,9 11,4 12,1 12,9 13,8 13,8 14,6 15,6 16,7

24 8,7 9,2 9,8 10,5 11,0 11,7 12,5 13,4 13,4 14,3 15,2 16,3

25 8,3 8,8 94 10,1 10,7 11,4 12,1 13,0 13,1 13,9 14,8 15,9

26 8,0 8,5 9,0 97 10,3 11,0 11,7 12,5 12,7 13,5 14,4 15,4

27 7,6 8,1 8,6 9,2 10,0 10,6 11,3 12,1 12,3 13,1 14,0 15,0

28 г,з 7,7 8,2 8,8 9,6 10,2 10,9 11,7 12,0 12 7 13,6 14,6

29 6,9 7,4 7,8 8,4 9,3 9,9 10,5 11,3 11,6 124 13,2 14,1

30 6,6 7,0 7,5 8,0 8,9 9,5 10,1 10,8 11,3 12,0 12,8 13,7

31 6,2 6,6 7,1 7,6 86 9,1 9,7 10,4 10,9 11,6 12,4 13,3

32 5,9 6,3 67 7,2 8,2 8,7 93 10,0 10,6 11,2 12,0 12,8

33 5,6 5,9 6,3 6,7 _7,9 8,4 89 9,6 10,2 10,9 11,6 12,4

34 5,2 55 5,9 6,3 75 8,0 8,6 9,2 9,9 10,5 11,2 12,0

35 4,9 5,2 5,5 5,9 7,2 7,7 8,2 8,7 9,5 101 10,8 11 6

36 4,5 4,8 5,2 5,5 6,9 7,3 7,8 8,3 9,2 9,8 10,4 11,2

37 4,2 4,5 4,8 5,1 6,5 69 7,4 7,9 8,8 9,4 10,0 10,7

38 3,9 4 1 4,4 4,7 6,2 6,6 7,0 7,5 8,5 9,0 9,6 10,3

39 3,5 3,8 4,0 4,3 5,9 6,2 6,6 7,1 8,2 8,7 9,2 9,9

40 3,2 3.4 3 6 3,9 55 5,9 6,3 6,7 7,8 8,3 8,9 9,5

Проект 1 2 Усовершенствование технологической схемы асфальтобетонного завода Впервые в Свердловской области был запроектирован и построен асфальтобетонный завод производительностью 100 т/час с наземным типом битумохранилища в виде резервуара вместимостью 1000 м3 с разогревом битума, циркулирующим масляным теплоносителем, с контейнерным способом приема битума и с единой технологической цепочкой подачи горячего битума в асфальтобетонную установку, рис 6

Рис. б. Система подачи битума иаЛВУ (вновь разработанная)

Такая компоновка завода позволила избежать контакта битума с атмосферой, что резко улучшило экологическую обстановку в санитар но-защнтной зоне и на рабочих местах, рационально использовать производственные площади, автоматизировать работу завода. Кроме этого завод был оснащен системой пневмотранспорта стабилизирующей добавки «Виатогт» или «Хризотоп» а виде гранил для подачи ее к смеситель при изготовлении щебеночко-мас-ПРтото ас фалы оОетон$г рис, 1.

Рис. 7. Система пневмотранспорта стабилизирующей добавки {вновьразработанная)

У -Вуяхер приемных с датчиком наличия материала; 2 Поворотная засдонт; 3 Донатор,- 4 - Поворотная заслонка; 5 - Вентилятор: 6 - Поворотная заслонка; 7 - Шяюзовый разгружат&и, пневмотранспорта; Я Труба пневмотранспорта; 9 - Циклон с датчикам положения материала; 10 - Оса-дойная комара, 11 Поворотная заслонка; 12 Лопастной смеситаь.

Проект 2.3. Проектирование, разработка и выбор оборудования битум но-эмульси-оинпй Пазы.

Принципиальное развитие система тгроектиро&ипш, строительства и ре^01{та ивгомо бильнытч Д0р01' в Свердловской области получила после организации опытно-промышленного производства катион «оГг битумной эмульсин и кубовидно™ щебня, как базоньге элементов внедрения новых тешологий и конструкций дорожных одежд.

При проектировании и строительстве СухоложсюЙ битумко-эмульсиоиной базы был ясцолыаэаи опыт эксплуатации контейнеров и битумного хозяйства в г. Михаловске и с. Байкалово, а также самое современное и надежное <■ ', тот период времени емкостное оборудование. запорная и регулирующая арматура и система управления. 15 состав базы вошло оборудование фирм «Номбусп (Россия), «Рннчеваль» (Франции). «Бенкингхоффен» (Германки). Паспортные данные бази приведены итабн. 5. Принципиальная технологическая схема базы и оЗщая гидравлическая схема показаны на рис. К и Э соответственно. Вследствие герметичности оборудования, использования Металлокераикчесщх фильтрующих элементов.

©' Ф @

отсутствия контакта битума с атмосферой удалось снизить количество вредных выбросов при работе базы и при оценке воздействия базы на окружающую среду, уменьшить размер санитарно-защитной зоны в два раза (до 250 м) Технология, реализованная на битумно-эмульсионной базе, позволяет сохранить исходный углеводородный состав и качество битумов, а в случае необходимости модифицированными добавками регулировать состав и качество сырья и продукции

Паспортные данные битумно-эмульсионной базы в г Сухой Лог

Таблица 5

№ п/п Наименование показателей Значение показателей

Годовой объем производства

- битумных эмульсий (всех видов) 13 300 т

- полимерно-битумного вяжущего 18 000 т

- битума нефтяного дорожного В 000 т

Площадь отвода земельного участка 2,0 га

Площадь застройки 0,92 га

Объем склада битума 5 000 т

Стоимостные показатели капитальных вложений.

Сметная стоимость строительства 19Ь млнруб ("вттрня* ня01 01 7005)

Срок возврата инвестиций 4 года (по заключению государственной чкеттертизы пт 25.19. 700?. № 07.-145

Рис 8 Принципиальная схема битумно-эмульсионной базы (вновь разработанная)

Принципиальная технологическая схема Сухоложской Оитумно-эмульсионной базы (но производственным участкам)

Гош№1я лролукция (на иа.шшв)Я1 .kiшел,1!}1)

Стадии подготовки; (eytariQHU&H типа #бору£и*инш1)

1 - П|)цсмйнкос пряпнлншс

бнхум* ( н ком/гй-

нсегняя систем» лосганки

Z - £н-4умол.ря||илн(№ mownoríi

гнна ípítcpRvaprj - 1000 MjJ

3 - bm уия) m ipí8tT£Ji ьни ii

комплекс С Mac-'í'HjtífirpceOM Uo "НОМБУС" i - Кнт>'мн<)-эмульсионная установка (12 т/ч) "ГИНЧКВЛЛЬ"

5 - í i "i i ••• •)[• i'; i ч hr,

установка (10 г/ч) "EEHHH a tXOBF.H"

tt Ы Л УСКАЕМАЙ Л РО ДУКЦНЯ:

' ' ' i К ,■ . ' '11:: Ч ....................Г УНТ ш] К.......

"эмульлор"-.

11. К-] - ■■ -К фцдофхз I'. |||,,..->.

ЭНК-2 - I [,] : - ' 3.;.i H Clí l(¡lf-ü - Mtllficn HDpflCni^D ГМЦИИМ nnT^rm¡fl.{iinVMHIW * 4 ^ ■ I"-1' ПЕВ - t¿0 , ПЕВ - Dü . ÉÉpB - 13fl |MD HipuM]

t,H. .': > 'M i.H. i I Ü: t,H.; i :oi: [Ло мйрмм

Рис 9, Технологическая схема бипумно-эиуя^ьонной базы (вяояь разработанная)

Монетный i¡:-_r¡--ir:-. ; был запроектирован !: размещу нами на Монетном мес-

торождении строительного камня на территории МО «Город Березовский» Свердловской области. Монетное месторождение гранодяорнтов и ттагнограййтоа якляется единственной сырьевой багюй : ;; гi; г, Екатеринбурга для производства высококачественного марок по дробимост 1000 кг/см 2 н аыигс. По данным ЙНИИнсруд и фирмы (íMctco-Mh-нералз» (Финляндия), щебень, полученный из этот камня, иригодай дая различных видов строительных и дорожных работ. После закрытия Режевского гранитного карьера (высокая радиоактивность) и Шариатского щебеночного завода (экологические ус пони я) Монетное месторождение вс имеет альтернативы (и том числе то разведанным запасам - 174021 тыс, мЗ) в вопросе обеспечения щебнем предприятий дорожной отрасти Свердловской области. Основание для разработки: Лицензия GtBE № 01Ü2& :ыдана по итогам конкурса ¡la основании постановления Департамента природных ресурсов по Уральскому региону И муянцн-иального образования «Город Березовский» на право добычи строительного кампк северного участка Монетного месторождения сроком ло 31.12.2050.

Дробнль но-сортировочный комплекс Монетного щебеночного завода был поставлен и смонтирован фирмой «Мегтсо-М1щералз# после тщательной йсестсронней оценки су.:;ест-нующе! о на тот период оборудований отечественного и импортно^) производства !С. . .1 выбрана четырехстадитая схема дробления с использованием [ценовой, конусных дробилок и дробилок ударно-"центробежного действия, рис. К). Это позволило подучить требуемые марки кубовидггого Шкбкя фрак-щн?5-I0 ми, J0-J5 мм, Jíí-2í).wm, 5-20 л:.ч, 20-40 мм. 40-70 мм И отсевы дробления 0-20 чм Основные паспортные данные завода представлены в табл. в.

Иомщный битум с НИЗ

Т(111Л|Ч4МЧ Сит\н

(КПД)

ЛхгГуНПЯМ .1W V.l w*t я

<rJKKI

Рис 10 Технологическая схема Монетного щебеночного завода (вновь разра ботанная)

Монетный щебеночный завод (паспортные данные предприятия)

Таблица 6

Производственная мощность предприятия

Выпускаемая продукция Проектная мощность, тыс м3/год

1 Щебень фракционированный 712 5 356 3

2 Песок фракционированный 407 0 203 5

3 Щебеночно-песчаная смесь 50 0 25 0

Всего 1169 5 584 8

Сортамент одновременно выпускаемых фракций

Наименование материала Размер фракций, мм

Щебень ГОСТ 8267-93 40-70 20-40 5-20

Кубовидный щебень 10-40 5-10

Песок рядовой ГОСТ 8736-93 0-5

Песок кубовидный 0-5 0,16-3 3-5

Щебеночно-песчаная смесь (ЩПС) ГОСТ 25607-94 0-20 0-10

Основные технико-экономические показатели предприятия

Наименование показателей Значение

Запасы строительного камня, млн м^ - общие по месторождению «Монетное» 65 31

Срок эксплуатации, лет 30

Срок окупаемости инвестиций, лет (согласно ТЭО иноти-п™ «Урятоертг»"! 14

Количество работающих, чел 100

Технологическая схема дробильно-сортировочного комплекса состоит из четырех стадий дробления Первичное дробление с предварительным грохочением и выводом из схемы карьерных отсевов реализовано при помоши щековой дробилки Когс1Ьег$ серии «С» модели С125 Эти машины являются высокопроизводительными дробилками крупного дробления На практике еще раз была подтверждена надежная кинематика дробления, обеспеченная оптимальным углом захвата, крутым углом установки распорной плиты, не- плоским, фигурным профилем крайних кромок дробящих плит и повышенной скоростью вращения маховика, что делает щековую дробилку 1Чогс1Ьег§ серий «С» более продуктивной, чем другие дробилки аналогичных типоразмеров

Промежуточный склад после первичного дробления позволяет не прерывать процессы дробления на последующих стадиях, выдерживая режим работы дробильных установок «под завалом»

Замкнутый цикл на вторичном, третичном и четвертичном дроблениях реализован конусными дробильными установками серии «Nordberg» GP300 модели MF, S и дробильной установкой серии «Barmas» с принципом дробления «камень о камень» модели 9100, а также сортировкой дробленых продуктов на грохотах серии TS и CVB, представляющих собой мультинаклонные грохоты Перемещение материала между операциями переработки организовано системой ленточных конвейеров Одним из дополнительных преимуществ применения дробилки Barmas является возможность получения кубовидного материала во всем диапазоне продукта 0-20 мм, то есть наряду с фракциями 5-10 мм, 10-15 мм, 15-20 мм возможен выпуск высококачественного искусственного гранулированного песка 0-5 мм, который с успехом применяется на АБЗ в качестве заполнителя

Дробильно-сортировочный комплекс полностью автоматизирован, управляется ж контролируется системой, оснащенной программируемыми логическими котроллерами и удобной для управления и эксплуатации системой визуализации общей схемы дробильно-сорти-ровочного комплекса с отражением текущего состояния каждой единицы оборудования Это позволяет оператору единолично управлять и полностью контролировать процессы дробления на комплексе Управление временем работа дает возможность проведения планово-профилактического облуживания каждой единицы оборудования и всего комплекса

Программа 3. Исследование, разработка и внедрение новых дорожных технологий по устройству дорожных одежд на основе новых дорожных материалов

Проект 3 1. Разработка составов битумной эмульсии и эмульсионно-минеральных смесей

Блок-схема производства битумных эмульсий приведена на рис 11 В качестве исходных компонентов использовались битумы марок БНД в соответствии с ГОСТом 22245-90, катнонные эмульгаторы амвнного типа, являющиеся смесью алкил полиамина и амидопо-лиамина щелочностью 4 3-4 65 (по HCL), такие, как, например, эмульгаторы Polyram французской фирмы Сека, в частности эмульгатор марки «Polyram L80», адгезионные добавки в виде углеводородного триамина щелочностью 3,4-3,7 (по HCL), в частности марки «Polyram L200» латексы, являющиеся катионоактивной дисперсией на основе сополимера бутадиена и стирола с сухим остатком 64%, таких, как например, латекс «Butonal» немецкой фирмы «Basß>, в частности «Butonal NS198», соляная и ортофосфорная кислоты поГОСТу 857-95 и ГОСТу 10678-76 соответственно, а также вода жесткостью не выше 6 мг-экв/л

Рис. 11 Блок-схема производства катионной битумной эмульсии (вновь разработанная) Решающее значение для получения битумной эмульсии с требуемыми характеристиками имеет качество битума, причем не только его физико-механические показатели такие, как растяжимость, температура размягчения, температура хрупкости, но и компонентный состав и соотношение составляющих компонентов

Колбановская АС и Михайлов В В теоретически обосновали существование трех типов дисперсных структур в нефтяных битумах независимо от природы нефти, качества исходных нефтяных фракций и технологии получения Была установлена оптимальная дисперсная структура битума для производства асфальтобетонных смесей и устройства из них

покрытий автомобильных дорог - П1 структурный гип Битумы данного структурного типа должны содержать следующие компоненты асфальтены - 21-23%, смолы - 30-34%, углеводороды (насыщенные и ароматические) - 45-49% При этом соотношение компонентов должно быть следующим отношение процентного содержания асфальтенов и смол - 0,39-0,44, а отношение процентного содержания асфальтенов к сумме процентного содержания смол и углеводородов - 0,25-0,30 Кроме этого были определены два характеризующих битум показателя, от которых зависят свойства асфальтобетона отношение процентного содержания асфальтенов к процентному содержанию смол и отношение суммы процентного содержания асфальтенов и смол к принятому содержанию углеводородов По этим показателям битумы были разделены на две группы гель и золь Для первой группы - гель, обладающий высокой тепло- и морозостройкостью и низкими прочностными характеристиками, эти показатели составили 0,60-0,95 и 0,70 и 0,80 соответственно, а для второй группы - золь, обладающей низкой тепло- и морозостройкостью, но высокими прочностными свойствами, эти показатели составили 0,20-0,50 и выше 0,90 соответственно

Совершенно очевидным представляется предположить, что эти рекомендации должны быть использованы при производстве битумной эмульсии, тем более с заданными свойствами для различных дорожных технологий

Для изучения компонентного состава применяемых битумов был использован по предложенной Скрипкиным А С методике анализатор тонкослойный хроматографии и плазменной ионизации марки «ПЯСТКАМ» МК-5»

Результаты исследования исходных битумов отражены в табл 7

Характеристика исходного состава битума

№ 1Й1 Наше нов»» е ьенфи ала. <Йг шо-мвдтчвскне показиеви Гргу^атооой «осгае, наименование у сод^ржзюи номгкиклгов, % Сооп юпрние компожмте Лип сгр^кт щупта

няхтасю ВИЯ образца Глубина ПГХ»«1КЯС>ЙЭ!!М РйЛЖММгСТЬ, Напер аг>ра раамягч «Н1КГЮ Теми рт>ра Хр}У1КО С1И. Мирю

ГфМ 25 < при 0°С о*с ики Асфа«1 таяи,А С а М.О У) АС у

1 БВД 9&13» ОЙВк-11 ¡.Омск III 27 >100 6,6 45.6 -35 •<м 18.85 72,94 48,09 9 0,44 <У23 0,79 0,75 Ш

2 Битум БОД 90430 г Ошва Т т 44 % 5,4 46,8 -3} 02 18^5 32,79 40,8 8,06 0,36 ая 1,05 11

&пум ВЧК 90130 ОНПЗк- 13, с Омск 1Т8 35 >100 43,8 -26 1425 304! 4743 5;92 035 0,19 <155 0.87 Я г».

4 ода 9У130 ОШЗк-И гОиж 90 26 >100 4.7 4*5 25 -0,8 19,07 29,01 45.4Й 6,5 а4 0,<5Й ш

5 гаст ЗУ1Э0 опта в за г.Омнс ш 30 >100 6Л 44 -■26 15.8 34,1 б 4^13 991 032 0.46 а» а

6 вид 9СУ130 ОНПЗк- И гО*к и, зз >100 6 46 -26 2^15 33*53 37,51 6,62 а4 03 0,66 1,27 ш ЗСШ&- гепь

- Бит>м БВД 90130 г Уфа да 30 .>100 4.8 45 - -0,1 12,04 30,15 54,25 347 0,29 0,17 О.Ч 0,73 к зсяь-гех

Еихум а® «У1Э0 гЛр*. 95 27 >Ш> 42 48,3 15^11 33,«? 44,21 499 0,31 0.18 0,45 095 11 задь-г&ъ

Анализ данных, представленных в табл 7, показывает, что только отдельные партии битума (№ 1 и № 4) можно использовать для получения битумной эмульсии, удовлетворяющей требованиям ТУ или ГОСТа В остальных случаях битум необходимо либо модифицировать на первоначальной стадии, либо при приготовлении битумной эмульсии вводить специальные добавки для получения в конечном счете в покрытии дорожной одежды необходимых тепло и -морозостойкости, трещиноустойчивости и прочности На первоначальной стадии это достигается модификацией битума путем введения специальных модификаторов и пластификаторов, а при приготовлении битумной эмульсии - добавлением в состав латекса и керосина Потребительские свойства битумной эмульсии лучше всего представляют условная вязкость и гранулометрический (дисперсный) состав Чем меньше условная вязкость, тем лучше текучесть эмульсии, тем лучше она обволакивает частицы инертного материала, а значит прочнее смесь Чем мельче размер частиц битума в битумной эмульсии, тем больше количество точечных контактов битума с инертным материалом и тем прочнее смесь

Рецепты битумной эмульсии

Таблица 8

№ п\п Наименование компонента Обозначение и назначение эмульсии

! Подгрунтовка ЭКБ-1 пропитка ЭБК-1 ямочный ремонт ЭБК-3 холодная регенерация ЭБК-2 устройство поверхностной обработки ЭБПК-2 устройтво слоя износа ЭБПК-3

1 Битум с содержанием асфальетнов - 2123%, смол - 3034%, углеводоров -45-49% 45-50 50-55 62-64 55-60 65-69 62-64

2 Эмульгатор, (кг/т) Ро1угатЬ80 Офога! ЭЬ 1,5-1,8 кг/т 1,7-2,2 кг/т 0,5 5,07,0 0,5 0,9

3 Адгезионная добавка, (кг/г) Ро1угат Ь8 — - — — — 0,05

4 Керосин — — — — — 1

5 Латекс — — — _ 3 3,3

6 Соляная кислота, ( рН водного раствора) 2,0-2,5 2,0-2,5 2,1-2,3 2,02,4 2,1-2,3 2,1-2,2

7 Вода остальные остальные остальные остальные остальные остальные

С целью изучения влияния на физико-механические свойства эмульсии составляющих её компонентов были проведены специальные исследования с применением метода планирования эксперимента В качестве переменной величины было принято содержание в эмульсии битума и эмульгатора (в %), а также кислотное число водной фазы (рН) Содержание латекса также оказывает влияние на свойства эмульсии Латекс (полимер) при растворении в битуме создает собственную пространственную решетку; состоящую из макромолекул полимера, чем способствует переходу битума в структурный тип Ш и группу «гель», что в свою очередь обеспечивает работу битума при упруго-вязкой деформации Лаврушкиным В П установлено, что эластичность остаточного вяжущего при температуре 25 °С не менее 85%, что требует ГОСТ Р 52128-20003, достигается при содержании латекса в эмульсии не менее 3% масс Дальнейшее увеличение содержания латекса в эмульсии приведет только к некоторому увеличению эластичности, а стоимость эмульсии возрастет в разы Поэтому содержание латекса при исследовании нами было принято за постоянную величину и составило 3% масс После обработки результатов исследования, анализа данных о свойствах эмульсии, полученных и при использовании эмульсии при производстве работ на автомобильных дорогах^ нами предложено уравнение регрессии, определяющие зависимость физико-механических свойств эмульсии от свойств и количества составляющих ее компонентов, графически представленное на рис 12,13 Рецепты, полученные при исследованиях, отражены в табл 8 Несмотря на то, что мы совершенно ощ>еделенно знаем, какой оптимальный состав эмульсии

должен готовиться для каждого вида дорожных работ, каждый раз необходимо осуществлять опытный лабораторный подбор состава эмульсии в соответствии с блок-схемой, рис 11

Содержание эдльгатора, %

*№%e№BtamCmpiaiS%ia№miti6niyiB 6Я4содерга»я&<1ума ги<_ j / jüimcUMu^rrip иигсатки на сите 0,014 от содержания эмульгатора

Содврманн» эвульпкдо *

■ 56% содержат« еи$ив ео'йсжчмвтвЬпу«^ ЛлвисИМОСШЪ уишвНОЙ

вязкости от содержания эмульгатора

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

Для приготовления смеси нами были использованы следующие исходные компоненты щебень фракции 0-10 мм с гранулометрическим составом, указанным в табл 9 Гранулометрический состав минерального материала первоначально подбирался в соответствии с требованиями ОДМ (Отраслевая дорожная методика Росавгодора «Методические рекомендации по устройству защитного слоя износа из литых эмулъсионно-минеральных смесей типа «Слар-ри-Сил», М, 2001), а затем корректировался, исходя из опытных данных, медпеннораспадаю-щаяся катионная битумная эмульсия, изготовленная в соответствии с проектом 3 1, сульфат алюминия А12(Э04) п Н20 по требованию ГОСТа 12966-86, цемент марки М 400, ГОСТ 10178-85, вода жесткостью 6 мг-экв/л

Сульфат алюминия обеспечивал необходимое замедление скорости распада эмульсии, цемент использовался в качестве ускорителя процесса затвердения и как добавка, улучшающая консистенцию смеси Добавка цемента в сочетании с сульфатом алюминия обеспечивает контролируемый резкий распад эмульсии в смеси в пределах 120 секунд Нами предложен следующий состав эмульсионно-минералыюй смеси (соотношение весовых частей) щебень фракции 0-10 мм - 100, медленнораспадающаяся битумная катионная эмульсия - 14, цемент марки 400 - 0,7, сульфат алюминия (20%-ный раствор) -1,2, вода -12

Для приготовления смеси использовался смеситель-распределитель ЭОМ-ЮОО немецкой фирмы «Вайро», с помощью которого смесь затем укладывалась на автомобильную дорогу Компоненты смеси минеральный материал, цемент, вода с сульфатом алюминия - вводились одновременно в смеситель, спустя 2-5 секунд в смеситель добавлялась медленнораспадающаяся катионная битумная эмульсия, после чего все компоненты смеси тщательно перемешивались в распределительной коробке смесителя шнеками Время распада при перемешивании указанной смеси составляло при различных погодных условиях 110-120 секунд

Гранулометрический состав минерального материала

Таблииа 9

Наименование показателя Размер отверстий контрольных мл, мм

10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071 <0,071

Частные пгтгатки, % 2,5 24,59 14,41 14,33 9,32 9,12 7,9 6,93 10,9

Полные пглатки % 2,5 27,09 41,5 55,83 63,15 74,27 82,17 89 1 100

Полные ттрпуолы % 97,5 72,91 58,5 44,17 34,85 25,73 17,83 10,9 -

Проект 3 2 Оптимизация состава полимерно-битумного вяжущего

Блок-схема производства полимерно-битумного вяжущего на Сухололжской битумно-эмульсионной базе аналогична схеме, приведенной на рис 11

В качестве исходных компонентов были приняты битум БНД 90/130, модификатор тер-моэластопласт ДСТ-301-01 Воронежского завода «Воронежскинтехкаучук», поверхноспго-акгивное вещество ТЖК производства ВУХИН (г Екатеринбург) и индустриальное масло И-40

Гофман Л М обосновал необходимость модификации бшумов следующими причинами

1 Битумы, как правило, неэластичны, так как они по своей природе являются термопластами, а в условиях современного грузонапряженного и интенсивного движения автомобилей органические вяжущие должны быть эластомерами - то есть характеризоваться способностью к большим обратимым деформациям во всем диапазоне эксплуатационных температур

2 Битумы, как правило, недостаточно трещиностойки для условий России, так как для более 85% ее территории характерна средняя минимальная зимняя температура ниже минус 20°С

3 Битумы, как правило, имеют недостаточный температурный интервал работоспособности, то есть при требуемой для обеспечения необходимой теплостойкости покрытий температуре размягчения (50°С) они не обладают даже минимально требуемой температурой хрупкости - минус 2°С

В связи с вышесказанным считаем необходимым и целесообразным вместо бшумов повсеместно применять полимерно-битумные вяжущие, которые относятся к классу эластомеров и характеризуются требуемыми температурным интервалом работоспособности, трещшюстойкостыо (температурой хрупкости) и теплостойкостью (температурой размягчения)

Нами были предложены в качестве полимерной добавки, создающей пространственную эластичную структурную сетку в битуме, полимеры класса термоэластолласт - блоксополи-мер бутодиена и стирола типа СБС - марки ДСТ-30Р-01 в виде крошки с частицами размером 2-6 мм в соответствии с ТУ 38 40327-90 «Термоэластопласты бутадиен-стирольные» и платификатор - индустриальное масло И-40А по ГОСТу 20799-91 Введение в состав пла-тификатора позволит уменьшить расход термоэласгопласта и снизить технологическую температуру до 140-160°С, что в свою очередь позволит избежать преждевременного старения битума

Исследования проводились на оборудовании, показанном на рис 8 Обрабатывались различные технологические режимы и составы полимерно-битумного вяжущего Анализ физико-механических свойств полученных составов показал, что во всех случаях нам удалось достичь поставленной цели температура размягчения увеличилась, а температура крупности понизилась, рис 14 Было выбрано оптимальное соотношение компонентов битум БНД 90/130 - 88,5%, ДСТ - 30p - 01 - 3,5%, масло индустриальное И-40А - 6,5%, поверхностно-активное вещество ТЖК - 1,5% В табл 10 приведены физико-механические свойства этого полимерно-битумного вяжущего, изменяющиеся в зависимости от количества циклов и времени перемешивания циклов на установке «Беннигхоффен» Из табл 10 видно, что полученное вяжущее имеет характеристаки, превышающие все требования ГОСТа Р5205-2003 Интервал пластичности в сравнении с исходным битумом увеличился на 19°С с 62° до 81°С Расширение интервала пластичности произошло как за счет увеличения теплоустойчивости (температура размягчения увеличилась с 45,5° до 53°С), так и за счет повышения пластичности и эластичности при низких температурах (температура хрупкости понизилась с -16,5° до - 28°С)

Рис 14 Зависимость температуры размягчения и температуры хрупкости полимерно-битумного вяжущего от содержания индустриального масла (дополнительно полученная) Физико-механические характеристики полимерно-битумного вяжущего

Физико-механические характеристики полимерно-битумного вяжущего

Таблица 10

Наименование показателей Битум Требования ГОСТа Образец 1 Образец 2 Образец 3

1 Глубина проникновений ишы, 0,1 ммпри25°С не менее 90 128 128 122

при 0°С не менее 40 59 57 59

2 Растяжимость, см, при 25°С не менее 30 более 70 более 70 более 70

при 0°С не менее 15 54 43 45

3 Температура размягчения по кольцу и шару, °С 45,5 не ниже 51 53 52 52

4 Температура хрупкости появления волосистых трещин - 16,5 не выше - 25 -22 -22 -23

хрупкое разрушение - -28 -28 -29

> Зластичность, при не менее 85 91 90 85

лриО"С не менее 75 78 80 78

Ь Температура не ниже 220 235 235 235

У Изменение температуры размягчения после не более 6 2 5,5 3

8' Сцепление с выдерживает выдерживает выдерживает выдерживает

9 Однородность однородно однородно однородно Однородно

Проект 3.3 Получение и изучение физико-механических характеристик кубовидных щебней

Монетный щебеночный завод использует для производства щебня месторождение гра-нодиоритов и плашогранитов Согласно генетической классификации их можно отнести к изверженным горным массивным глубинным породам Их отличает зернисто-кристалличес-кая структура Физико-механические свойства показаны в табл 11 Гранодиориты имеют серую, светло-серую и розовато-серую окраску, мелко-среднезернистую, реже мелкозернистую структуру Породы состоят из плагиоклаза (40-65%), калиевого полевого шпата (25-30%), кварца (10-20%), роговой обманки и биотита (до 15%) Плагиограниты темно-серого, ивкяда с зеленоватым оттенком, цвета имеют чаще всего мелкозернистую структуру Они состоят из кислого плагиоклаза (60-65%), кварца (33-38%), хлорита (3-7%), калиевого полевого шпага (0-1%), роговой обманки (0-5%), биотита (0-5%), в них встречается эпидот, серицит, мусковит и единичные зерна апатита, магнетита, пирита

Отмечается выдержанное одинаковое количественное соотношение минералов Для породы характерна одаородная текстура Породы месторождения слабо трещиноваты Интервалы повышенной трещиноватостя составляют по месторождению не более 1-2% Мощность их изменяется от 0,1 до 1 м Среди гранодиоритов отмечаются дайки плагиогранитов, ашштов и жилы кварца мощностью от 0,01 до 0,5 м

Усредненный химический состав, % 8Ю2-66, А1203-16, Т102-0,б, Ре203-0,7, РеО-2,7, МпО-0,3, Са0-3,80, N320-3,80, N320-3,80, К20-2,90

Физико-механические свойства горных пород Монетного месторождения

Таблица 11

№ тт/п Характеристика Ед изм Ныветрелые порппг.1 Свежие порпны

1 Плотность т/м3 2,61 ¿,62

2 Водопогаащение % 0,72 0,51

3 Предел прочности при сжатии

в сухом состоянии МПа 189 223

в водонасыщенном состоянии МПа 122 171

При дроблении такая порода разрушается по границам раздела между кристаллами При этом установлено, что с увеличением размеров кристаллов выход щебня многогранной формы, при прочих равных условиях, увеличивается

Таким образом, горная порода Монетного месторождения по своим текстурно-структурным характеристикам вполне подходит для получения зерен щебня в виде многогранника.

От качественных характеристик щебня в значительной мере зависят потребительские свойства автомобильных дорог (ровность, коэффициент сцепления, прочность, долговечность, сохраняемость, ремонтопригодность) Особенно это относится к щебню, используемому в верхнем слое покрытия, непосредственно воспринимающему механические нагрузки от движущегося транспорта, находящемуся под воздействием природных факторов (переменный температурно-влажностный режим, многократное замораживание/оггаивание, действие солнечной радиации) и антигололедных химических веществ

Б Николаев теоретически проанализировал геометрическую структуру пространства, заполненного зернами сыпучего материала различной формы В частности, если условно принять, что все зерна одинаковы по форме и размерам, то возможна различная плотность упаковки в заданном объеме в зависимости от порядка их укладки Например, шары можно уложить рядами так, чтобы линии, соединяющие центры, образуют кубы Это будет наименее плотная укладка Наиболее же плотная укладка соответствует такому взаимному расположению шаров, при котором линии, соединяющие их центры, образуют тетраэдры Аналогичным образом можно представить наиболее и наименее плотную укладку зерен другой формы

В табл 12 приведены результаты расчета пустотное™ при укладке При наименее плотной укладке шары дают наименьшую пустотность, чем зерна других форм, а при наиболее плотной - большую Однако как наиболее, так и наименее плотные схемы укладки могут рассматриваться лишь теоретически, и пустотность будет иметь те или иные промежуточные значения, определяемые степенью уплотнения В среднем, как видно из таблицы, при угловатой форме зерен можно ожидать увеличения пустотности Это ещё в большей степени про-

является, если кроме системы укладки правильных многогранников рассмотреть варианты укладки, например, удлиненных параллелепипедов при наиболее плотной укладке они, как кубы, полностью заполняют объем, а при наименее плотной, когда будут взаимно касаться только вершинами, дадут максимальную пустотность и тем большую, чем больше соотношение длины зерен и их толщины

Однако при устройстве слоев покрытия автомобильных дорог важна не только форма зерна, обеспечивающая требуемую плотность укладка, которая в свою очередь придает слою необходимую прочность, но и наличие острых, сколотых (необкатанных) углов и граней зерен, что придает слою необходимую сдвигоустойчивость, шероховатость и, следовательно, коэффициент сцепления Наиболее предпочтительны с этих позиций зерна тетраэдальной и кубовидной форм

Расчет пустотностн при укладке зерен различной фермы

Таблица 12

Форма зерен Пустотность, %

при укладке Средняя

плотный Неплотный

Тетраэдры 13,4 73,2 43,30

Кубы 0 87,1 43,55

Октаэдры 12,1 83,9 48,05

Додекаэдры 14,1 60,7 37,40

Икосаэдры 10,3 59,9 35,10

Шары 26,2 47,6 36,90

В настоящее время в России нет нормативного документа, дающего точное определение кубовидного щебня Мы придерживаемся следующего определения «Щебень кубовидный - щебень узких фракций с содержанием зерен кубовидной формы не менее 50% по массе и содержанием зерен пластинчатой (лещадной) формы не более 15% по массе Зерна кубовидной формы - зерна щебня с отколотой поверхностью в форме призмы или многогранника, толщина и ширина которых меньше длины не более чем в два раза»

Результаты испытаний щебня фр 5-10 мм Монетного месторождения

Табчица 13

№ п/п Наименование показателей Ед измерений Факт показатели ГОСТ 8267-93 гост 26633-91 ста 13112002

1 Зерновой состав полные остатки

диаметр отверстий контрольных ситмм

-а % 94,5 90-100 90-100

- 0 5 (ё+О) % 42 30-60 30-80

-О % 5,5 0-10 до 10

1 25 О % 0,2 0-0,5 не попуск.

2 Содержание зерен пластинчатой (лещадаой) и игловатой формы % 6 1 гр до 10 до 35 8-15

2'гр"10-15

3 гр 1525

4гр 2535

S гр 3550

3 Содержание пылевидных и глинистых ЧЯСТИП % 0,6 не более 1 не более 1 0,5-1,0

4 Марка по дробимости шебня 1000 600-1400 не менее 800 1000 -1600

5 Содержание гттяы в комках % нет не Ьолее 0.9.5 не Ьолее 0,25 не попуск.

6 Содержание слабых зерен

-при дробимости 600800 % не более 10 не более 10 не более 5

-при дробимости 1000-1400 % 2,4 не более 5 не более 5 не менее F

7 Марка по морозостойкости F 200 F 15-F 400 не менее F 15 Mo -Ш.

8 марка по истираемости И2 И1-И4 не норм не ягорм

9 Насыпная плотность г/см3 1,37 не норм не норм не норм

10 Средняя плотность г/см3 2,50 не норм 2,0-3,0 2,3-3,0

При производстве щебня мы учитывали, что форма зерен дробленого материала определятся текстурно-структурными особенностями исходной горной породы, используемым оборудованием и технологией переработки Как указано выше, горная порода Монетного месторождения позволяет получить зерна щебня в виде многогранника-тетраэдра или куба Оборудование дробильно-сортировочного компонента Монетного щебеночного завода фирмы «Мегсо-Минералз», особенное конусные дробилки и дробилки ударно-центробежного действия, изначально предназначены для получения зерен кубовидной формы Выбор и расчет технологической схемы выполнен фирмой-поставщиком технологического оборудования Метсо-Минералз по согласованию с проектной организацией-институтом ОАО «Гипро-неруд» (г Санкт-Петербург)

Для получения щебня и песка применена технологическая схема с четырьмя стадиями дробления с предварительным грохочением перед первичным дроблением и выводом из схемы карьерных отсевов, с замкнутым циклом на вторичном, третичном и четвертичном дроблении и сортировкой дробленых продуктов на инерционных грохотах На четвертой стадии дробления для производства тетраэдального и кубовидного щебней установлена эффективная дробилка ударного действия серии «Бармак» 9100 ДД Дуопактор, позволяющая получить сколотые острые ребра и утлы многогранников (без окатов) Согласно действующей технологической схеме завод может работать в трех режимах, которые позволят про-

изводить рядовой щебень крупности 5-20, 10 и 40-70 мм, а также весь щебень кубовидной формы фракции 5-20 мм

Разработанные нами в процессе опытно-промышленной эксплуатации технологические регламенты и технические условия обеспечили получение щебней кубовидной формы узких фракций Как показали независимые испытания аккредитованных лабораторий ООО «Метал-лайн» и СОГУ «Управление автомобильных дорог», качество щебня Монетного щебеночного завода по основным параметрам превосходит требования действующего ГОСТа 8267-92 и СТБ 134-2002 республики Беларусь, табл 13

Проект 3 4. Подбор составов и исследования физико-механических свойств полк-мерасфальтобетониых, щебеночно-мастичных асфальтобетонных и асфальтогрануло-бетонных смесей

В соответствии с требованиями Росавтодора (распоряжение от 11 07 2001 Ха 22-р) верхний слой асфальтобетонного покрытия на автомобильных дорогах I и II технических категорий и автомагистралях должен изготавливаться из полимерасфальтобетонных смеси Наши исследования осуществлялись на асфальтобетонном заводе в с Байхалово (см. проект 2 2) Рецепт полимерасфальтобетонной смеси был подобран в соответствии с требованиями к гранулометрическому составу для асфальтобетонов типа Б и выглядел следующим образом щебень гранитный - 45%, высевки гранитные - 46%, минеральный порошок - 9%, полимерно-битумное вяжущее-5,5% Втабя 14 приведены физико-механические свойства полученного полимерасфальтобетона

Физико-механические свойства полимерасфальтобетонных смесей

Таблица 14

Наименование показателей Значение для а/б марки Б Значение а/б на исходном битуме Значение а/б на ПБВ обр 1 Значение а/б на ПБВ обр .№2 Значение а/б на ПБВ обр

1 Предел прочности при сжатии при те.мпр.рятмре,, МПа

50°С Не менее 0,9 1,36 1,38 1,36

20°С Не менее 2,5 3,5 3,35 3,20 3,28

0°С Не более 11,0 7,4 6,26 6,4 6,2

2 Водостойкость плотных асфальтобетонов Не менее 0,90 0,92 0 96 0,98 0,96

3. Водостойкость плотных асфальтобетонов при длительном нолпнясыттгетгии Не менее 0,85 0,65 0,92 0,94 0,93

4 Водонасыщение, % 1,5-4,0 2,7 1,15 1,13 1,15

5 Пористость минеральной части Не более 19.0 18,5 18,5 18,5 18,5

6 Средняя плотность, г/см3 2,39 2,40 2,40 2,40

7 Набухание, % 0,4 0 0 0

8 Отношение К0Ж50 92 82 46 46 46

Из приведенной в табл 14 данных следует, что модификация битума 3,5% масс ДСТ-30-01 привела к резкому повышению всего комплекса физико-механических свойств полимер-ноасфальтобетонной смеси в сравнении с асфальто-бетонной смесью, приготовленной на исходном битуме

На 52% возрос предел прочности при +50°С, почти в 2 раза уменьшилась температурная чувствительность (К0/Кю уменьшилось с 8,2 до 4,6)

Уменьшился предел прочности при 0°С, что свидетельствует о ею повышенной дефор-мативности при низких температурах, существенно возросла водостойкость (К увеличился с 0,92 до0,96-0,98)

Уменьшилась водонасыщенность с 2,7% до 1,215, то есть более чем в 2 раза Из этого следует, что возможно снижение расхода модифицированного битума примерно на 10% Применение модифицированного битума привело к увеличению уплотняемости асфальто-бетонногой смеси Средняя плотность увеличилась с 2,39 до 2,40 г/см3 Резко увеличился коэффициент длительной водостойкости с 0,65 до 0,94 (на 43%)

Таким образом, увеличение интервала пластичности полимерно-битумного вяжущего привело к повышению теплоустойчивости полимерасфальтобетонной смеси при высоких температурах и к увеличению деформативности при низких

Щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь - рационально подобранная смесь минеральных материалов (щебня, песка из отсевов дробления и минерального порошка), стабилизирующей добавки и битумного вяжущего (с полимерными добавками или без них), взятых в определенных пропорциях и перемешанных в нагретом состоянии в соответствии с требованиями технологических регламентов

Нами разработаны составы щебеночно-мастичного асфальтобетона трех типов ЩМА-10, ЩМА-15 и ЩМА-20 с максимальной крупностью зерен щебня 10, 15, 20 мм соответственно Зерновые составы минеральной части приведены в табл 35 В качестве примера рассмотрим процесс изготовления ЩМА-15

В качестве исходного материала были приняты щебень гранитный фракций 10-15 мм и 5-10 мм, полученный путем дробления щебня фракции 20-40 мм Монетного щебеночного завода, песок из отсева дробления Монетного щебеночного завода, минеральный неактивированный магнезитовый порошок Шабровского талькового комбината

Зерновые составы минеральной части щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей

Таблица 15

я 4 8 1« « в 5 618 К « ю « к Размер зерен, мм, мельче

20 15 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,071

ЩМА-10 - - 100-90 40-30 29-19 26-16 22-13 20-11 17-10 15-10

ЩМА-15 - 100-90 60-40 35-25 28-18 25-15 22-12 20-10 16-9 14-9

ЩМА-20 100-90 70-50 42-25 30-20 25-15 24-13 21-11 19-9 15-8 13-8

Результаты подбора и физико-механические свойства ЩМА-15

Таблица 16

Наименование материалов Содержание компонентов, % по массе

Щебень гранитный фр 10-15 мм, «Монетное» месторождение 60,0

Щебень гранитный фр 5-10 мм, «Монетное» месторождение 15,0

Песок из отсева дробления фр 0-5 мм, «Монетное» месторождение» 13,0

Минеральный порошок магнезитовый НГабровский ТК 12,0

«Хризотоп» или «Виатоп-66», % от массы минеральной части 0,4

Содержание вяжущего, % от массы минеральной части (пнепх 100% мин чяпти! 5,9

Физико-механические свойства

Наименование показателей Требования ГОСТа 310152004 Фактические показатели

1 Средняя плотность, г/см3 2,39

2 Пористость минеральной части, % от15 до 19 15,8

3 Остаточная пористость, % по объему от! ,5 до 4,0 3,2

4 Водонасыщение, % по объему от1,0 до 4,0 2,41

5 Прочность по сжатию, МПа - при 20% - при 50% не менее 2,2 не менее 0,65 2,71 0,95

6 Водостойкость при длительном водонасыщевии не менее 0,85 0,85

7 Сдвигоустойчивость - коэффициент внутреннего трения - сцепление при сдвиге при ъ=50"С, МПа не менее 0,93 не менее 0,18 093 0,18

8 Трещиностойкость - предел прочности на растяжение при температуре 0°С, МПа 2,5-6,0 3,08

9 Сцепление битума с минеральной частью асфальтобщумной смеси выдерживает выдерживает

Результаты подбора состава и физико-механические свойства полученной смеси ЩМА-15 приведены в табл 16 Как видно, все показатели соответствуют требованиям ГОСТа 31015-2004 Щебеночко-мастячные асфальтобетонные смеси изготавливались аналогично асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе в с Байкалово в соответствии с типовой инструкцией Дополнительной технологической операцией является подача с помощью пневмотранспорта стабилизирующей добавки

Асфальтогрануяобетонной смесью называют смесь измельченного покрытия автомобильной дорога, иногда с захватом материала основания, нового минерального материала, нового вяжущего и других специальных добавок Распределенная и уплотненная в виде конструктивного слоя дорожной одежды асфальтогранулобетонная смесь называется ас-фальтогранулобетон Работа осуществлялась с использованием материалов, указанных в методических рекомендаций Росавгодора (распоряжение от 27 06 2002 № OC-568-p) и Руководства по применению холодного ресашслинга фирмы «Wirtgen», 2001 г

В качестве исходных материалов для подбора смеси были выбраны измельченный на глубину 150 мм материал покрытия на опытных участках ремонта автомобильных дорог «Екатеринбург-Серов» и «Ачит-Мясогутово» Гранулометрический состав минерального материала соответствовал требованиям ГОСТа 9228-97 для типа Вх, табл 17, 19, поэтому корректировка зернового состава не требовалась и не требовалась дополнительного привозного материала

Гранолометрический состав асфальтобетонного гранулята, полученного после фрезерования покрытия стабилизером RACO 550 автомобильной дороги «Ачит-Мясогутово»

Таблица 17

Размер отверстий гиг. мм Частные остатки, % по массе Полные остатки, % по массе Полные проходы, % по массе Требования ГОСТа 9128-97

20 8,5 8,5 91,5 90-100

15 6,0 14,5 85,5 85-100

10 12,5 27,0 73,0 70-100

5 15,3 42,3 57,7 50-60

2,5 16,8 59,1 40,9 33-46

1,25 ' 9,7 68,8 31,2 21-38

0,63 6,5 75,3 24,7 15-30

0,315 7,2 82,5 17,5 10-22

0,16 5,0 87,5 12,5 9-16

0,071 7,0 94,5 5,5 8-12

<0,071 5,5 100 - -

Итого 100 - - -

Физико-механические испытания асфальтогранулобетоиной смеси, приготовленной из асфальтобетонного гранулята, полученного после фрезерования покрытия стабилизером RACO 550 и битумной эмульсии автомобильной дороги «Ачит-Мясогутово»

Таблица 18

Наименование показателей Результаты испытаний асфальтогранулобетона с применением битумной эмульсии Требования ГОСТа 30491-97 для оснований

5% эмульсии 6% эмульсии 7% эмульсии

Средняя плотность, т/гм3 2,32 2,32 2,30 не нормируется

Предел прочности на сжатие, МПапри темлерятяфа-х °С.

20 1,44 1,80 1,40 не менее 1,40

50 0,68 0,51 0,46 не менее 0,50

водное 1,21 1,39 1,18 не нормируется

при длительном водонасьппении 0,91 1,18 0,78 не нормируется

Водостойкость, 0,84 0,77 0,84 не менее 0,60

Водостойкость при длительном лолонасыпгетти, 0,63 0,66 0,56 не менее 0,50

Водонасыщение, % по объему 3,42 2,73 2,15 не менее 10

Набухание, % по объему 0,17 0,07 0,14 не менее 2,0

Гранулометрический состав асфальтобетонного гранулята, полученного после фрезерования покрытия стабилизером RACO 550 автомобильной дороги «Екатеринбург-Серов»

Таблица 19

Размер отверстий гит, мм Частные остатки, % по ыяесе. Полные остатки, % по масге Полные проходы, % пп массе Требования ГОСТа 9128-97

20 7,3 7,3 92,7 90-100

15 5,4 12,7 87,3 85-100

10 14,9 27,6 72,4 70-100

5 18,5 46,1 53,9 50-60

2,5 19,8 65,9 34,1 33-46

1,25 12,5 78,4 - 21,6 21-38

0,63 6,4 84,8 15,2 15-30

0,315 3,8 88,6 11,4 10-22

0,16 2,1 90,7 9,3 9-16

0,071 4,5 95,2 4,8 8-12

<0,071 4,8 100 -

Итого 100 - - -

Физико-механические испытания асфальтограпулобстонной смеси, приготовленной из асфальтобетонного гранулята, полученного после фрезерования покрытия стабилизером RACO 550 и битумной эмульсии автомобильной дороги «Екатеринбург-Серов»

Таблица 20

Наименование показателей Результаты испытаний асфальтогранулобетона с применением битумной чмипьеии Требования ГОСТа 30491-97 для оснований

5% эмульсии "6% эмульсии 7% чмулкгии

Средняя плотность, г/см3 2,52 2,47 2,47 не нормируется

Предел прочности на сжатие, МПа при температурах, °С 20 50 водное при длительном вояонасьпцении 1,51 0,53 1,36 0,74 1,45 0,50 1,28 1,98 1,18 0,45 1,15 0,71 не менее 1,40 не менее 0,50 не нормируется не нормируется

Водостойкость, 0,90 0,88 0,98 не менее 0,60

Водостойкость при ппитегп-япм иштпнягитпе.нми. 0,49 0,68 0,60 не менее 0,50

Водонасьпцение, % по объему 5,31 4,28 3,98 не менее 10

Набухание, % по объему 0,22 - - не менее 2,0

В качестве нового вяжущего (стабилизатора) была выбрана битумная эмульсия, изготавливаемая по проекту 3 I Выбор битумной эмульсии в качестве стабилизатора был обусловлен тем, что можно было создать вязко-упругую смесь с повышенными устойчивыми характеристиками, используя необходимое оборудование и собственную битумную эмульсию Другие добавки и вода не применялись Смесь предварительно подбиралась в лабораторных условиях, а затем после окончательного выбора состава изготавливалась непосредственно на автомобильной дороге Расход битумной эмульсии подбирался опытным путем, и состав

смеси с наилучшими характеристиками, соответствующими требованиям ГОСТа 30491-97, принимался за оптимальный В табл 18,20 приведены данные исследования состава асфаль-тогтранулобетонной смеси для условий ремонта опытных участков автомобильных дорог «Екатеринбург-Серов» и «Ачит-Мясогутово» Как видно из таблиц, оптимальным количеством добавляемого вяжущего является величина 6% масс

Программа 4 Развитие системы моделирования конструктивных элементов дорожных одежд в дорожно-климатических условиях Свердловской области

Проект 4 1 Развитие теории уплотняемости конструктивных слоев дорожной одежды

В последние годы было разработано несколько методов расчета прочности слоев дорожной одежды как эмпирических, так и аналитических Эмпирические методы основаны на данных измерения физических характеристик слоя дорожной одежды таких, как пенетрация и прогиб Аналитические (механические) методы основаны на анализе поведения модели дорожной одежды, представленной в виде линейно-упругой, упруго-пластичной или жестко-пластичной системы

Нами предложено рассматривать дорожную одежду как сплошное жестко-пластичное тело, в котором, однако, возможны разрывы сплошности в виде поверхностей скольжения при возникновении напряжений внутри тела выше допустимых Такое представление позволяет оценить реакцию дорожной одежды на нагрузку в виде прогибов, напряжений и остаточной деформации каждого из слоев, с учетом физико-механических характеристик - модуля упругости и коэффициента Пуассона — материалов слоя

Клощядькийпиега

Слои дорйжкон одеааы — Эамьжаюшт! слой (асЛншл-обегон* Основание дорожной одежды Ь (щебень) Земляное гюлошо

Рис 15 Схема передачи нагрузки на основание дорожной одежды от кочеса автотранспортного средства (вновьразработанная) 1 -распределение напряжений, 2 — распреде-

пение нагрузки

На рис 15 представлена схема расчета В первом приближении массу грунта, т, на которую действует вертикальная нагрузка колеса автомобиля, р, можно ограничить цилиндром диаметром Ц, равным диаметру контакта шины, н высотой, Ъ, равной высоте рассматриваемого слоя дорожной одежды

В качестве расчетной характеристики была выбрана плотность слоя, р, до которой нужно уплотнить слой, чтобы обеспечить его расчетную прочность В результате математических преобразований была получена следующая формула

Р~Р\ +Т~

Л

4

Е1

,Р(1~М\

где р, насыпная плотность слоя

1 - упругий прогиб слоя

Е - модуль упругости материала слоя

р - коэффициент Пуассона

Чем больше модуль упругости материала, из которого отсыпан слой, тем до меньшей плотности нужно уплотнять спой, чтобы получить требуемые расчетные прочностные характеристики слоя, в том числе модуль упругости слоя, рис 16

Рис. !fi. ti?*l4S№KHC : ШКЛ1! СГГОЯ

ООниваят (p) u 1пписич«!<| at модуля ynpyroíTH

Рис. i 6. Изменение Платности слоя основания (р) & зависимости от модуля упругосьги мигнериала (Е) (вновь полученное).

Переупл спи с í imc слоя также недопустимо, как и нсдоуплотнение, В этом случае в сдое возникают напряжение, разрушающие его. Наши рашше исследования показывают, что под воздействием напряжений в слое возникаю! как минимум ipw поверхности скольжения, ко-терые яадаю'гся поверхностями разрыва стпкяшнэсти и imeiiiw ш> гатм прохода! разрушедае слоя. Это теория нашла подтверждение при анализе причин разрушения насыпи автомобильной дороги «Обход г Камыш лова». Характер, вид разрушения, выполненные измерения и расчеты подтвердили существование нескольких поверхностей скольжения в виде вращения пз-райолоидавращения, рис. I?. 18

Рис. 17. Расчетные линии скольжения слоеа основания и высокой насыпи земляною полотна на автамо-бггльжп) дороге иКхотёрипйург - Тюмень», ад* j 20-J38, ПК 23-24 {вновь пййуч&тЫъ).

Рис. 13. Вид разрушения насыпи автомобильной дорог и «Обход л КамышловР

Пдщт 4.2. Определение влияния расхода щебня и битумной эмульсии ни приживаемость слоя нзпося при устройстве шероховатой поверхностной обработки

Поверхностная обработка дорожных покрытий - это способ создания шероховатой поверхности верхнего сдоя покрытия, или устройство защитного слоя путем нанесения до по-исрхность верхнего слоя покрытия тонкой пленки органическою вяжущею, распределения по ней щебня и em уплотнение, Во многих странах поверхностную обработку называют chip seals дословно «изолирующие слон из обломков, осколков камня».

Поверхностная обработка повышает сцепление с шиной автомобиля, защищает дорожную одежду от проникновения воды, продлевает срок службы дорожной одежды, на которой появились признаки износа в виде трещин, шелушения, выкрашивания, обеспечивает об-спыливание, улучшает эстетическии вид автомобильных дорог

Известно, что наиболее прогрессивным способом устройства поверхностной обработки на сегодняшний день является синхронное распределение вяжущего и щебня в отличие от ранее использовавшегося способа, при котором вяжущее и щебень наносились на поверхность покрытия раздельно с большим перерывом во времени

При синхронном распределении вяжущего и щебня временной промежуток между этими операциями не превышает 1 секунды, что существенно сказывается на повышении качества поверхностной обработки

Синхронное распределение решает все проблемы организации и координации работ, возникающие при асинхронном распределении, так как при каждой остановке в распределении щебня автоматически прекращается и распределение вяжущего Существенно сокращаются простои из-за климатических условий и повышается производительность работ

Однако внедрение этого прогрессивного способа ранее не представлялось возможным из-за отсутствия в Свердловской области производства битумной эмульсии, качественного щебня узких фракций и необходимых машин и механизмов

Экспериментальные работы проводились на опытных участках автомобильных дорог при помощи специальных машин

Вяжущее из форсунок подается под давлением в виде мельчайших частичек и покрывает обрабатываемую поверхность тонким равномерным слоем Каждая форсунка имеет автономное управление, что обеспечивает возможность гибкого регулирования ширины и количества распределения вяжущего

Щебнераспределитель оригинальной конструкции позволяет распределять фракции от 2 до 20 мм слоем в одну щебенку на ширину до 3,5 м с шагом изменения ширины 0,25 м Таким образом, имеется возможность гибко регулировать ширину и количество распределения вяжущего и щебня в процессе движения машины Кроме синхронной работы оборудования, важное значение для конечного результата - долговременное существования шероховатого слоя - имеют применяемые щебень и вяжущее

Зерно щебня поверхностной обработки воспринимает и передает на нижележащие слои дорожной одежды нагрузку от движущихся автомобилей, является износостойким элементом в слое и обеспечивает сцепление с шинами колес автомобилей Зерна щебня своими формами, размерами и количеством формируют текстуру слоя шероховатой обработки Поэтому каменный материл, из которого изготавливается щебень, должен обладать определенными физико-механическими характеристиками по дробимости, морозоустойчивости, сопротивляемости к разрушению при ударе, истираемости и способности сцепления с вяжущим (см проект 3 3) Наши предварительные наблюдения показали, что зерна щебня должны быть в форме многогранника с острыми ушами и гранями, узких фракций размером зерна 5-10 мм или 1015 мм, с нормальным распределением внутри фракции, без примесей ппты и пыли Кати-онная битумная эмульсия, применяемая нами в качестве вяжущего, должна обладать определенной вязкостью, быть устойчивой при хранении (не расслаиваться), при транспортировке (не должны происходить флоакуляция и коалесценция) и при нанесении на минеральный материал или существующее дорожное полотно, должна распадаться с установленной скоростью (см проект 3 1) Логическим результатом распада эмульсии является хорошая адгезия к щебню и покрытию

Адгезия обусловлена физико-химическим взаимодействием молекул вяжущего и поверхности твердого тела (электростатическими, валентными, межмолекулярными, ван-дерва-альсовыми силами притяжения) Природа сил адгезии нефтяных связующих непредсказуема сложна из-за сложности состава и поверхностных свойств взаимодействующих фаз и их активных центров, а также недостаточной изученности межмолекуяярных сил взаимодействия высокомолекулярных соединений нефти (прежде всего - смол и асфальтенов)

В первом приближении адгезию нефтяных битумов эмульсий к каменным материалам можно объяснить образованием двойного электрического поля на поверхности раздела пленки битума и твердого минерального (каменного) наполнителя Адгезионные свойства зависят от полярности компонентов (асфальтенов и мальтенов) и характеризуются электрической проводимостью растворов этих веществ в неполярных растворителях С повышением массы

асф&льтеаов, входящих а гостив iñrcумои, адгезионные свойства улучшаются, тюдостонюсть асфыгьтооеКШИьк. смесей повышается. Адгезия битума к минеральным материалам харпк-теризуется также поверх но стяым натяжением на границе их раздела и численно равна работе, затрагиваемой на отдаление битума oí каменного материала.

Из множества факторов, оказывающих влияние на долговечность шероховатого покрытия, при проведении планового миогвфак горного эксперимента нам)! были выбраны три расход минерального материала, расход битумной эмульсии и форма зерна пибня, при условии, что сам щебень и эмульсия удовлетворяют гребоаайиям, ИЗЯожсншдм выше. Были рассмотрены зерна кубовидной и тетраэдалЫшй формы фракций 5-10 мм и 10-15 мм каждая. Из щебня фракций с различным расход™ (пить значений)и с различи,™ расходом эмульсин (пять рачений) была устроена поверхностная обработка контрольные участков на автомобильных дорогах и изготовлены опытные образны в лабораторных условиях. Рвгупьтвт оценивался предложенным нами коэффициентом пршки вас моста зерен шебня в ¡';пк i i[: ■ момент времени.

К

rao Qi -

количество зереи щебня на контрольном участке и на лабораторной подложке в ¡ момент времени.

Qn - первоначальное количество зерен щебня.

О 1 2 * Тсф&Щяхшшй исбень

■ ULfc6«n, I грv по /uruaíHnK'tTi

Рис. 20 Влияние формы щебня па приживаемость (шюнь порученное)

Физический смысл коэффициента приживаемости - долтюйсчноеть шероховатое! и покрытия, и он является функцией дшух переменных - расхода шебия и расхода эмульсии.

Математическая обработка результатов многофаЕСГОрного планового эксперимента и виде графиков показана на рис. 10, 20.

^ 100.0

Рис. 19.

* Тетраэдрален ый Цсбсиь

• UJpüeiiií t ip. «n легголтюеш

щебня но приживаемость {вновь подученное)

Из [рафиков видно:

1. Щебень тетраэдральной формы имеет ловышеяйый коэффициент приживаемости (в пияовом случае 62% для тетраэдрального щебня и для щебня [ группы по лсшиднос-

тя).

2. Использование тетраэдрального щебня не требует увеличение расхода вяжущей^ а при одинаковом расходе вяжущего для тетраэлального щебня и щебня I группы до лешал-пиоти, коэффициент приживаемости у тетраэдрального шебня шше. Так при расходе вяжущего 2 пЫ1 для тетраэдрального щебня составляет 50%, а дли гясбня I группы по лещадносгш 40%,' Гаким образом не меняя технологию производств^ работ с использованием тетраэдрального щебня мы повысим коэффициент приживаемости поверхностной обработки, а сяадвдитстыю увеличим мйжремонтний срак к о&сиечяш ёагмйеиаетъ лжжищ в период эксплуатации.

Традиционно качество поверхностной обработки оценивают коэффициентом сцеплени)) Кен определяемого с помощью прибора I [ПК-МАЛИ-ВН Н1-ЩД Результаты приведены из рис. 21

Дата обследовлкия

Участок №1 (Щейень Первоуральск«« РУ10-1S мм предварительно обработанный битумом

ендэсшо. Эмульсия. ЭБГК-а

—л—Участок Ывй (Щэбенц фр.5-10 мм Первоуральск о по РУ предварительно обработанный битумом БНЦ90П30. Эмульсия ЭьПК-2 )

Участок №3(Щебеньфр.1С-15мм гетраэдрэпьной формы Первоуральск™ РУ вб^лом варианте. Битум БНД 90/130)

Участок № itp.6-1о мм Перао^рэпь^ногт} PV предварительно обработанный

битумом БНДЭОЛЗО. Битум БНД90'130)

Мнимально допустимы Кй3ф4ициент сцепления по ГОСТР 50597-53

—»—Mi ним эль но допустимый коэффициент сцеппения согласно "Методические рекомендации по устройстевдорожных покрытый с шероховатой лое?р>ностъю* уш. росавтодором дпя опасных ,<-.rr m, ft днижони Я

Рис. 21 Динамика изиенеиня коэффициента сцепления на эксперцменй&чьпых участких автомобильной àop&xu Екатерннпург-Нслсвской (вновь полученная)

i in - ■«: ....... ♦ ,

I »1 ' .......■■■■::]

■ - - ■■ - ....."I- L -

■ ■■ » ■ . : SB .-i

O.Kl Q54 0.55 V* Q.&7 0.И 0,59 Q,&

Pui: 72 Зависимость коэффициента прижив&е.иас/пи от коэффициента сцепления (вновь пояруенная)

Как видно из рис. 22 коэффициент оцепления и ¡одоффициелт пряжкзасмости хороша коррелируйте;! Удакку собой, Рекомендуемые нами расхеяы щебня с эмульсией поклзмиЗ для однослойной поверхностной обработан в табл. 23

Кормы расхода материалов Ни ад но слон нут rroBepj i [«сгвую ойраГттку

Гпблшш 21

Наименовал*je ма Фрактцш щебня

S-IOMM 10-15 мм

1'ас/од эмульсии И/м1 1,1 -1,6 1,4-го

Расход щебня КГ/м3 11 - 14 15- 18

Цроскч Закономерности iJiusl.i,"!* fin гумной эмульсии в слое износа if i литий эи улъсиопвв-Н ни tipa л ьной i н сси.

Укладка эмульсшжно-мнпсрально# смеси осуществлю. ысь специализированно]* мз шиноГг SOM-100" немецкой фирмы W&IRO. Машина была йыбринв нами из-за лросгогьТ управления, надежности н \ 11■ 111^ >' стоимости ПР сравнснШо с матпиттой Macropaver производства США. Последовательность технологических операции определялась В процессе экгцсрнМйггалмп.!* работ на опытных участках автомобильных дорог «Богданович - Сухой Лот» км 0-ям12,1! «Екатеринбург - Нижний Тагил - Серов» км 31-км 41 и км 231- кк 241

Дин эксперимента лыгьге работ нами бы и использован только сипш тип эыулъсиопио-мн-нераэтъшй смеси, иатагойлешъ™ по проекту 3. i с размером ф{ШЕИН митеразгьн ото щперна-йв 0-10 мм для обеспечения nftnoiг епроннцаемости и устранения келейности. !3 дальней iiiем, I :!,: массовом ьпедреинп этой технологии, которую называют в США «еларри cm:» (жидкий цементный изолирующий слой), необходимо будет выбрать ¡1 и " 1I>; (ii. ii i. тип эмульсщЩ?

.у'1.':. v. см '■'Л':,.. p^ikiT". профиля, устрщ^еитае ко-

¡асйностк, обеспечение в^онепроницаемости, улучшение шероховатости, снижение щума. улучшение внешнего вида. Смеси будут (тючаться размером фракций, типом минерального ^агериаДй и содержанием остатчтптого вяжущога.

Криыс смесителя-распределителя SOM-M(JU в комплект машин входили фронтальный ^шрузчик, битумовоз, машина для очистки дорожного полотна.

Работа осуществлялась в следующем порядив- закрытие дороги, псЩготовителыше работы (очистка дорожного полотна от грмн и пыли, фрезировапие больших неровностей, ямочный ремонт';, калибровка смесителя-распределителя и загрузка его компонентой для прш-отовления эмул ьсионно-минеральной смеси, изготовление эмульсионио-минеральной смеси, укладка ее на дорожное попит но, открытие движения через 30-240 минут после ук-.к;: е тааиси.чосги от погодных услолпй.

Машина SOM-10Q0 и процесс укладки слоя показан на рис. 23. Качество уложения слом оценнваин визуальным осмотром, измеиеписм коэффициента шероховатости методом «песчаного пятнам, а также оценкой потерн массы при исследовании образцов на мокрое исти-

рание и оценкой сцепления вяжущего с минеральном материалом Результаты исследования представлены в табл 22 и на рис 24,25

_ Процесс укладки смеси контролировался двумя факторами временем распада битумной эмульсии в смеси и временем твердения смеси Взаимодействие этих двух факторов имеет решающее значение для получения качественного слоя износа Например, слишком быстрый распад эмульсии и слишком быстрое твердение не позволят зернам минерального материала занять оптимальное положение в смеси, что приведет к недоуплотнению слоя Как было указано в проекте 3 1, время распада регулируется введением сульфата алюминия, рис 24, а время твердения в том числе и введением в состав смеси цемента

шяШ

Рис 23 Процесс укладки эмульсионио-минеральной смеси (реальный)

у = БООх* - 400х + 185 у , 266,07*2 - 502х +/2В7 22

\350x + 420 |у = 40 8S6X1 + 36 В§вх + 2,9813

ysISOOx2 200

180

se 160

8. 140

а п 120

с и (0 100

а. к 80

2 60

Q.

а 40

20

0

J

0 05 1 1,5 2

количество А!(80<}2, %

Рис 24 Зависимость времени распада смеси для Сларрн-Сил от количества сульфата алюминия

(вновь полученная)

|1 tí

- -^b^tsx < tro.»

Сплиржиииа сульфата аллюмкняя 't

Рис 25 Зависимость потери массы при мокром истеранин от содержания сульфата алюминия (вновь полученная)

Результаты исследования слоя износа из эмульсйЖно-минеральной смеси на

Количестве %

Рис 26 Зависимость потери массы при мокром истерании от содержания эмульсии полученная)

томобильноб дороге «г Богданович - г Сухой Лог»

Табмп1а 22

Ппкпмтий

Начало-конец участка км+м -км+м Дефекта покрытия

0+000- 7+800 Хороший «коврик», но имеет продольные трещины

7+800-12+000 Ховоший «коврик», наблюдается износ по полосе износа

Коэффициент сцепления

Адрес участка км+м Коэффициент сцепления

Прямое направление Обратное направление

3+000 0,32 0,31

3+250 0.31 0,35

3+500 0.30 0,39

3+750 0,32 0,37

4+000 0,33 0,34

9+000 0,25 0,33

9+250 0,30 0,30

9+500 0,32 0,31

9+750 0.32 0,32

10+000 0,31 0,33

IIIепптговатость ппкпмтия

Адрес участка км+м Шкрохонятогл гь ттпкрытия, мм

Прямое направление * Обратное направление

3+000 0,25 0,52

3+250 0,35 0.27

3+500 0.4 0,22

3+750 0.34 0,22

4+000 0,21 0,24

9+000 0,18 0,18

9+250 0,20 0,21

9+500 0.24 0,21

9+750 0,21 0,21

10+000 0,18 0,21

Проект 4 4 Зависимость физико-механических свойств асфальтогранулобетонной смеси от расхода битумной эмульсии в основании дорожной одежды.

Опытно-промышленное внедрение осуществлялось на двух участках на автомобильных дорогах «Ачит -Мясогутово» и «Екатеринбург-Нижний Тагил-Серов» (км 292-км 292+500)

Дорожная одежда на этих участках представляла собой разрушенное, с недостаточной несущей способностью двухслойное покрытие, состоящее из слоя асфальтобетонной смеси толщиной 5 см и слоя черного щебня толщиной 4 см, лежащего на гравитно-щебеночном основании толщиной 20-30 см После исследования дорожной одежды и подбора состава асфальтогранулобетонной смеси (см проект 3 6) (исходя из условия фрезерования на глубину 150 мм) работы осуществлялись следующим образом

Отряд строительно-дорожных машин был сформирован в следующем составе - ресайклер RACO-55Ö фирмы HAMM, автогрейдер среднего типа ДЗ-180, каток гладко-вальцевый КС-2 массой Юти автобитумовоз Ресайклер RACO-550 - специализированная машина для выполнения опытных работ по холодной регенерации - предназначался для фрезерования и смешения в барабане асфальтобетонных покрытий и щебеночного основания, а также для перемешивания полученного асфальтогранулята с битумной эмульсией, подаваемой в барабан, и укладки полученной асфальтогранулобетонной смеси на автомобильную дорогу Работа выполнялась в следующей последовательности Ресайклер, перемещаясь со скоростью 0,2 км/час фрезеровал автомобильную дорогу на глубину 150 мм, перемешивая старое покрытие и часть щебеночного основания Из автобитумавоза, идущего впереди с этой же скоростью, подавалась в барабан ресайклера битумная эмульсия с массовым расходом 10,4 кг/м2, или 6,5% к объему асфалыгранулята Полученная смесь укладывалась ресайкле-

[104 на ширину 2.5 м Поели фрезер о пали я по всей ширине дороги осуществлялось предварительное уплотнение, грейдероаание и окончательное уплотнение смеси. Одновременно замершими, время выполнения каждой технологической опера] гаи для составления удельных расценок на новые виды работ.

„ Эксплуатационные показатели опытных участке® бшн определены после окончания раоогг и соответствии с требованиями СНИПа 3,06.03-85. Сцепные качества, ровность продольные и поперечные уклоны соответствовали требованиям СНИПа и после пяти Лег эксплуатации. Прочностные характеристики дорожной одежды, модуль упругости, измеренный в -002 голу и в 2005 года, показаны на рис. 27. При отличных эксплуатационных характеристиках, при увеличении интенсивности движения с -2400 авт/сут в 2002 году до 2843 авт/сут в 2005 году модуль упругости дорожной одежды практически не изменился 2SS МЛ я в 2002 году и 280 МП а и 2005 году. Это, в первую очередь, говорит о Стабильных прочности ьй ха^ рактеристиках основания дорожной одежды, устроенной из асфальтта-ранулойетона.

2002

2005

Рис. 27. Из.чечете модуляупругъсти за период эксплуатации (вновь полученное)

Проект,4.5. Технологические особенности устройства верхнего слоя дорожного покрытия из тебеночио-мистичиого асфальтобетона и полимерасфал i-тобето на.

Технология устройства покрытий отрабатывалась на опытных участках автодорог,

В качестве опытных участков фии выбраны участки автомобильной Дороги «Малахово-ЬоГфовское»:

участок км 19+850 - км 2СН-950 -- для укладки щебеночно-мастичного асфальтобетона на основе стабилизирующей добавки «Хрнзотон»,

- участок км 20+950 - км 22-050 для укладки щебсиочно-масгичного асфальтобетона на основе стабилизирующей добавки «Виатоп»,

- участок км 18+850 - 19+850 для укладки полимерасфальгобетона.

Автомобильная дорога «Малахоао-Еобровекое» II] технической категории, 1987 года

постройки, с интенсивностью движения ориентировочно 600 авт/сут.

Для укладки 1 пебеиоч ко -мастггчн ого асфальтобетона и полимерасФалъто^етона не требуется специального оборудования. Для транспортировки смесей от места производства до места укладки необходимо укрыть смесь с целью уменьшения взаимодействия с кислородом воздуха. Смеси укладывали стандартным асфальтоукладчиком Уплотнение осуществлялось статическими катками весом от К до ¡2 топн до достижения необходимой плотности (не менее 0.97). Капки на пневмоходу не примени:-™ Из-за большого количества вяжущего в смеси. В ходе экспериментальных работ визуально оценивались и регистрировались дефекты измерялся коэффициент сцепления портативный прибором 1 й1К-МДДИ-ЗНИИ1>д, определялась прочность дородной одежды с помощью длинно-базового рычажного прогибомера модели КП-204, оценивалась ровность дорожного покрытия толчкомером ИБП- i

Результаты исследования верхнего слоя покрытия нз щобеночно-мастнчного асфальто-оетона толщиной 45 мм к течение 3 лет после уклада! прелп-авлецы в табл. 23.

Как видно из таблицы, псе показатели значительно превосходят требования нормативных документов Например, показатель ровности покрытия для автомобильных порог ]|| Технической категории должен бшь не долее 170 СМ/ш, а я нашем случае 48-61 см/к,«, практически не зависел от используемой стабилизирующей добавки и не изменялся за три шла требуемый модуль упругости должен бить не менее 150 МПа, а у и« составил 156-294 МПа с «Хр! потопом» и 262-363 MI 1з с «Внатапом», и }менение среднего значения коэффициента запаса точности затри года составило 2,6% (с 1,54 до 1,50) и 1,1% (с 1,95 до [ 931 соответственно с «Хризотопом» и «Внзтошшм.

Покрытие чистое, выбоин, трещин, выкрашивание и шелушение поверхности, а также колееобразования за три года эксплуатации не обнаружено

Аналогичные выводы можно сделать в отношении технических характеристик верхнего слоя из полимерасфальтобетона, табл 24, и внешний вид, и коэффициент сцепления, и ровность покрытия, и прочность дорожной одежды в разы превосходят требования нормативных документов На рис 28 показано колееобразование в зависимости от количества проходов колеса автомобиля различных асфальтобетонов Как видно, наиболее устойчивы к колееобразованию щебеночно-мастичный асфальтобетон и полимерасфальтобегон

Проведенные опытно-экспериментальные работы и анализ полученных результатов позволяют утверждать, что устройство верхних слоев покрытия дорожной одежды из ще-беночно-мастичного асфальтобетона и полимерасфальтобетона повышает долговечность дорожной одежды

Результаты исследования верхнего слоя покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона

Таблица 23

Начало-конец участка _КМ+М..Т км+м_

Ведомость дефектов покрытия

Дефекты ПОКрМТИЯ

2004 г

2005 г

19+850-20+850

Покрытие чистое, трещин и _выбоин нет_

йнфытае чистое, трещин и _выбоин нет__

Ведомость коэффициента сцепления

Начало участка _КМ+М

7Л04 г

Дефекты сцепления

М05Т

ЩМА на основе стабилизирующей добавки «Хризотоп»

¡30

2ШШ

а основе (гтаГтпизиугттей воВавки «

Зиятотго

Вогомость

Начало-конец участка _км+м -

ровности покрытия_,_

_Ргмипегь таидялтм«. вмйгм

ЩМА и.

2004 г

ог.мпвр г.тяйитгеяруютяй побявуи «>

2005 Г

ричПТПГт

И1МА >[а ооиове стяДипитипукягой лойявуи «

Зиятоп»

7.1+51

ж:

томость прпццпгти дорпягнпи

Адрес км+м

зт

Фактический модуль упругости, МПя

Коэффициент запаса прочности

Фактический

модуль упругости,

Коэффициент запаса прочности

Требуемый

модуль упругости, МПа

ш

ЩМА на основа срйитгя

руштей ппЯамги «Уричо-гогго

М:

ш

Ш

?.0+! Сред

ж:

вреднее знячение

231

ч ЩМА

1,54

225

50

150

|ируюти1дайавд

¡Ештш

ШЕ

на основе стяЯшт-

ЗЗН

1+Ш

ж

21+400 21+500

~ШГ

ТЖ" ш:

□ЕЕ

Результаты исследования верхнего слоя покрытия из полимерасфальтобетона

Таблица 24

Ведомость дефектов покрытия

Начало-конец участка

2004 г 2005 г

18+850- 19+850 Покрытие чистое, трещин и Покрытие чистое, трещин и

Начало участка

2004 г 2005 г

18+850 0,27 0.42

19+100 0.29 0,47

19+350 0.30 0,47

19+600 0,29 0.45

19+850 0.28 0.36

Начало-конец участка"

2004 г 2005 г

tS+XS >-]§+% V

ik 40

Адрес км+м 70(14 г Ж Sr Требуемый модуль упругости, МПа

Фактический модуль упругости, МПя Коэффициент запаса прочности Фактический модуль упругости, МТТя Коэффициент запаса прочности

18+850 280 1.86 276 1.84 150

18+950 311 2 07 299 1.99 150

19+000 343 2 29 340 2.27 150

19+100 252 1.68 252 1.68 150

19+200 228 1.52 225 1.50 150

19+300 228 1.52 227 1.51 150

19+400 280 1,86 278 1.85 150

19+500 252 1.68 249 1.66 150

19+600 3]] 2.07 311 2.07 150

19+700 228 1.52 228 1.52 150

19+800 252 1 68 249 1.66 150

Среднее 270 1,8 267 1,78 150

\

i^Tzfj

Содержит; сгабкянздтора % мксс

Рис 28 Изменение показателя отекания вяжущего из щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси в зависимости от содержания стабилизатора (вновь полученное) 1 - минеральная добавка <(Хри-зотоп» 2 — цел полезная добавка 3 - «ВИАТОП-бб» Оптимально-лабораторное содержание - 0 3% Оптимально-технологическое - 0,4%

Программа 5 Управление жизненным циклом проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог на основе внедрения новых технологий и материалов Проект 5 1 Система проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог территориального уровня управления (по Свердловской области)

В условиях разделения функций подрядчика и государственного заказчика, система проектирования, строительства и последующего ремонта автомобильных дорог на уровне территории (края, области) соответствует прототипу, определенному законодательством РФ, рис 29

В основе развития и применения на практике блока инновационных технологий лежат как. имеющиеся, общепризнанные достижения технического прогресса, используемые проектными подрядными организациями и пополняемые за счет отраслевой дорожной науки, так и собственные научно-технические разработки заказчика (СОГУ «Управления автомобильных дорог»), выполненные собственными силами и с привлечением подрядных научных организаций по планам НИОКР, графикам опытного внедрения

В прототипе системы проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог отсутствует подсистема разработки и внедрения новых дорожных технологий (блок ИТ АД) В качестве основной гипотезы развития системы на территориальном уровне предложен и получил практическое развитие в Свердловской области блок инновационных технологий строительства и ремонта автомобильных дорог Блок инновационных дорожных технологий служит средством и инструментом заказчика для внедрения в дорожном хозяйстве территориального уровня управления новых дорожно-строительных технологий, техники и материалов, улучшающих качество и долговечность автомобильных дорог

Рис 29 функциональная схема жизненного цикла АД циклическая последовательность проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в условиях разделения функций заказчика, подрядчика и проектировщика (на территориальном уровне управления дорожно-строительным комплексом, вновь полученная)

Черный ящик - блок управления инновационными технологиями на автомобильных дорогах (блок ИТ АД), АД - автомобильные дороги Свердловской области

Проект 5 2 Система планирования, организации и выполнения НИОКР в дорожном хозяйстве Свердловской области

Нами систематизирована методическая основа внедрения при проектировании, строительстве и ремонте автодорог Свердловской области новой техники и технологий Схематично система внедрения технологических инноваций в дорожном хозяйстве приведена на рис 30, где выделены функциональные блоки, обеспечивающие эффективность инновационного процесса Проект 5.3 Система обеспечения качества проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области

Система технического обеспечения и повышения качества проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области основывается на прототипе, изложен-

ном в «Комплексной программе повышения качества строительства, ремонта и содержания автомобильных. дорог», 1999 года издания Недостатком прототипа являлось отсутствие прямых указаний на пути реализации программы качества и пробелы в предлагаемых инновационных технических решениях (фактическое их отсутствие) Поэтому видоизмененная и предлагаемая в настоящей работе система качества, включающая блок внедрения инновационных технологий, как составную часть системы, с указанием на развиваемые и внедряемые технологические инновации, по состоянию на 2006г выглядит следующим образом (рис 31)

Вход в систему Анализ проблей н методов решения Маркетинговые исследования Выделение акт} ал ь ной проблематики. Формулирование целей и задач НИОКР

НИОКР •» !♦ опытно-лабораторная стадия Патентный поиск. Определение уровня разработки (мировой, ада пта аионяо- воспроиэ в одящий).

Разработка требований к инновационной продукции Проект технических условий (ТУ), технологический регламент производства (ТР)

= 1

СТЮКР - [I опытно-? кстг ер «ментальные испытания в производственных условиях

Строительство опытных участков

Отработка териологии (проекта ТУ, ТР)

Сертификаты

- соответствия

- гигиенический Заключения ^.«кредитованных лаборатории

Анализ результатов опытного внедрения -качество яшговакиоиной продукции

- параметры опытных участков

- показатели опытною производства (ТР)

—I

Документировал не результатов опытного внедрения инновационной продукции ТЭО, акты: испытаний, экспертизы

Иорматывво-технические документы (НТД)

N

Патентование

объектов

промышленной

собственности

(ОПС)

•

Патенты на ОПС

- изобретение

(способ, состав)

- полезная модель

-товарный знак

Передача разработки (результатов опытного внедрения) в техническую подготовку производства (проекты) н серийное произведет во (строительство и ремонт автомобильных дорог)

И T4.fi и || VI» 11 И -,<»Л»М(р|щ иьмши ' |1р|1 >> 1 1 . 11111 |1ЫМ»и1(Н М 1 ||1 1 1 и 4— Выход из цикла опытного внедрения

нрадовою чарактсрн)

Техническая документация (ТУ, ТР, НТД, патенты)

Рис 30 Схема внедрения технологических инновации в дорожном хозяйстве (вновь полученная)

Рис. 31. Система управления качеством дорожных работ в Свердловской области (вновь разработаю«*).

Цууоуу^мму» 6. Оценка результат нвности исследований но развитию системы проектирования, строительств» и ремонта автомобильных дорог, внедрению новых технологий.

Проект 6.1. Развитие системы технического регулирования в дорожном хозяйстве.

Существующая система технического регулирования, обеспечивающая проектирование, строительство и ремоит автомобильных дорог общего пользования, находится в стадии реформирования (закон «О техническом регулировании РФ»), регулируется в части дорожного хозяйства распоряжениями Росавтодора (по федеральным дорогам) и СОГУ «Управление автомобильных дорог» (по территориальным дорогам Свердловской облает*}. Схема разработки н дерархкн соподчинение нормативно -т ганичесхой базы для обеспечен им дорожных проектов представлена на рис. 32. Неотъемлемой составляющей системы является разработка, но планам НИОКР дорожного хозяйства, нормативно-технических документов по вовлечению в проекты новых (эффективных) дорожных методик, технологии и материалов, улучшающих систему качества и долговечность автомобильных дорог

Рис, 32. Нормативно-техническая базе проекгмро^инл территориальных

айтомобилыгых л о рог оощего пользования (вновь разработанная): МП - уровни сопадчниекиосгн НТД: IV - паучка- техническая продукции (ИТП).

Пкударстйениие киршагнаные ^ок}мснп>1Л1н ирос1П*рбВяйни АД! ■ ГОСТы. СНиГГът, ВСИ,

(Пдлггандирт, ГоссгаогЬ»)

ОI рас л «ни с и орма гн и нО'МХиическш! дп^ненти по малым технологиям: ОД И, Г>ДМ • отраслевое лирожим< порш.р н метол нт;п (Роелпгодог»)

Тер ]) нто рни л ьи ы е д«рпшьк норм

и ЦчшиЦННчК'^Иг; реииами ч

- система ИД С01У У АД. ■ ТУ. ТР щршши орг-ллиыций

Н аучна-т сх ни Ч1?ска н иродукиин (по П1ТЛЯЯ.Ч

НИОКР дорожногог—-

*0}ЛНСГБа)

Тсхнмчсскпс регламенты РФ

(д разработке)

Проект б 2 Создание научно-технической продукции и разработка нормативно-технических документов для проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области

Существенными элементами развития системы проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области явились новые нормативно-технические документы и научно-техническая продукция, созданная нами при разработке и опытному внедрению новых дорожных материалов и технологий

Основные нормативно-технические документы по внедрению новых дорожных технологий в Свердловской области, разработанные в период 2О0О-2ОО6гг, представлены в табл 25 Ряд материалов и технологий, проверенных в дорожно-климатических условиях Свердловской области вошел в отраслевой банк данных Росавтодора

Нормативно-технические документы по внедрению новых дорожных технологий

Таблица 25

№ п/п Наименование Назначение и область применения

1 ' «Эмульсии битумные катионные для дорожного строительства «Эмульдор» ® Технические условия ТУ 0256-001-54134151 -2002, ТУ 0356-001 -птрт Холодные технологии строительства и ремонта автодорог, устройство слоев износа из эмульсионно-минеральных смесей, шероховатая поверхностная обработка методом синхронного

1 Технологический регламент на восстановление асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог способом холодной регенерации с использованием ведущей машины ВАСО-550 и катионной битумной эмульсии «Эмульдор»® Регенерация основания дорожных одежд нежесткого типа, стабилизация и закрепление асфальтогранулята дорожной одежды с достижением заданного модуля упругости не менее 120 МПа и 100%-м использованием переработанного асфальта старой дорожной одежды Повышение производительности

3 Методические указания по устройству шероховатых слоев износа автомобильных дорог общего пользования и улиц населенных пунктов Свердловской области Создание слоев износа различных типов с использованием технологий «Сларри-Сил», «Чип-Сил», БМО, ЩМА Назначение того или иного метода ремонта верхнего слоя дорожной одежды в зависимости от категории дороги и кячептия ^птгрытия

4 Технологический регламент на приготовление щебекочно-матачного асфальтобетона и устройство покрытий автомобильных дорог Устройство долговечного (.сдвига-, колее- и грещиносгойкого асфальтобетонного покрытия из местных материалов (кубовидного щебня, нефтяного битума и стабилизирующих

' 5 "" «Щебень кубовидный для дорожного строительства из плотных горных пород, гравия и отходов промышленности Свердловской области» Технические условия НЯУАЛ 14-0*-1-2007 Производство кубовидного щеЬня для конструктивных слоев дорожных одежд н асфальтовых бетонов улучшенных типов Нормирование качества фракционированных щебней по гранулометрии, с учетом формы

6 Технологический регламент на производство кубовидного щебня для дорожно-строительных работ из гранодиоритов (для ДСК МЩЗ) Организация производства улучшенных по форме зерна щебня узких классов и песка из отсевов дробления на базе Монетного месторождения гранодиоритов Снижение

7 Индивидуальные сметные нормы и единичные расценки на дорожно-строительные работы выполненные нояой порожной техникой Обеспечения проектных и дорожных раЬот по ремонту и содержанию автомобильных дорог с использованием механизмов Чипсиллер-26, SOM-IOOO. RACO-550 «Тройка-2000»

Проект 6.3 Технико-экономическая оценка новых производств дорожных материалов кубовидного щебня на Монетном щебеночном заводе и битумной эмульсии на Сухолож-ской битумно-эмульсионной базе на основе построения графических моделей

Расчет итоговых технико-экономических показателей Монетного щебеночного завода был выполнен институтом «Уралгипроруда», г Екатеринбург Проектный расчет не дал ожидаемого положительного результата, так как оценивал коммерческую эффективность лишь предприятия-производителя в соответствии с существующими нормативными методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов, утвержденными Министерством экономики РФ, Министерством финансов РФ, Государственным комитетом РФ по строительной, архитектурной и жилищной политике от 21 Об 1999 1', № ВК 477 В дополнение к ТЭО института «Уралгипроруда», была создана графическая модель и учтен мультипликативный экономический эффект, связанный с долговечностью дорожного покрытия в дорожной отрасли, рис 33

Рис 33 Принципиальный порядок построения шнейной графической модели (вновь разработанный) Линия АВ строится по затратам в капитальные вложения (млн руб ) в период строительства завода (за 3,5 года - по проекту) Линия BCD строится по определенному в ТЭО проектному сроку окупаемости капитальных вложений (из точки В в точку С) - в оптимистическом прогнозе - 10 лет, пессимистическом - 14 лет Линия EF строится из точки Е - срока начала эксплуатации завода (1,5 года) в расчетную точку М, определенную как эффект потребителя от продления долговечности дорожных покрытий Точка М по времени соответствует расчетному времени EN от начала эксплуатации завода (выпуска щебня), равному 10 лет (отрезок EN = 10 лет) При 2-х кратном увеличении межремонтного срока эксплуатации дорожной одежды, данная точка - 300 мин руб через 10 лет эксплуатации дорожных покрытий с применением кубовидных щебней (2-х кратное продление долговечности) Линия суммарной эффективности производителя и потребителя (BLG) строится из точки В (когда суммарный эффект определяется затратами в основное технологическое оборудование, эффект в отрасли равен 0), в точку L (когда суммарный эффект достигается только за счет дорожной отрасли, эффект производителя обращается в 0, по сроку окупаемости производителя) Найденное пересечение суммарного эффекта BLG с координатой времени t дает искомый суммарный срок окупаемости капитальных вложений производителя и потребителя — точку Н Отрезок АН дает реальный срок окупаемости капитальных вложений, учитывающий эффект производителя и потребителя щебня (дорожной отрасли) Как видно из графической модели, искомый срок окупаемости Монетного щебеночного завода, с учетом эффекта от продления долговечности дорожных одежд (эффекта потребителя), всегда ниже расчетного срока эффективности капитальных вложений, определяемого для производителя (по проектным данным) В итоге расчета эффективности инвестиций в производство кубовидного щебня и щебня 1 группы по ГОСТ 8267-93 (с лещадностью - до 10%) срок окупаемости по графической модели уменьшается в 2 раза (от утвержденного по данным ТЭО- 14 лет, до среднего расчетного - 7 лет) При дисконтировании денежных потоков реальный срок окупаемости капительных вложений снижается до 5 лет

Разработанная для расчета по долговечности дорожных одежд графическая модель, в принципе, может быть использована для обоснования отраслевой эффективности в дорожном хозяйстве любых инновационных технологий, связанных с продлением сроков службы дорожной одежды и соответственным снижением затрат в межремонтный период Для этого сделаем некоторые пояснения к данной графической модели Линия ABCD аппроксимирует

коммерческую эффективность производителя В нашем случае - это дисконтированные капитальные вложения (АВ) и эффективность производителя (BCD) дисконтированные убытки и доходы производственного предприятия

Линия EF показывает накладываемую отраслевую эффективность потребителя, достигаемую в дорожной отрасли от продления срока службы (долговечности) дорожной одежды в результате применения улучшенных (кубовидных) щебней при строительстве и ремонте автомобильных дорог В расчетах принято минимальное значение увеличения срока службы дорожных покрытий - 2-х кратное, которое может быть фактически и большим

Точка L характеризует суммарную экономическую эффективность от применения кубовидного щебня в момент достижения производителем срока окупаемости капитальных вложений (эффект производителя равен 0) В точке L суммарная эффективность равняется эффективности потребителя CL (дорожной отрасли)

Линия BG строится по точке L и характеризует интегральную (суммарную) экономическую эффективность от наложения отраслевой эффективности (потребителя) на коммерческую эффективность производителя

Линия BLG аппроксимирует интегральную (суммарную) экономическую эффективность, определенную в соответствии с предложенной методикой

Точка Н определяется по пересечению с координатой времени (t) и обозначает интегральный срок окупаемости капитальных вложений

Итоговый суммарный (интегральный) срок окупаемости капитальных вложений ЕТок соответствует отрезку АН на координате времени (t)

С использованием принципов построения графических моделей оценена эффективность организации производства катионной битумной эмульсии и полимерно-битумного вяжущего на Сухоложской бшумно-змульсиовной базе и внедрения на их основе битумно-эмульси-онных дорожных технологий и полимерасфальтобетонных покрытий Модель продления сроков эксплуатации автодорог с покрытиями из полимерасфальтобетона учитывала существенное снижение образования колеи и прочих дефектов (трещиностойкость) полимерасфальтобетона на опытных участках с различным типом асфальтобетонного покрытия (рис 34) При этом цикличность ремонтов снижалась в 2 раза

Prie 34 Ко 1сеобразованл(. R верхнем слое асфальтобетонов различных типов (вновь рзсчитанос)

1-пщБ(Х) 2 - тип К (!}, 1 - пш -А 4-ттщЩМА, 5- щшимераЦшьтобетон (ПАБ)

В итоге технико-экономических расчетов, согласованных отраслевыми научными организациями РосдорНИИ, УрГЭУ, с учетом прогнозных графических моделей эффективность Сухоложской БЭБ по внедрению в дорожной отрасли улучшенных типов вяжущих (битум-но-полимерных эмульсий и полимермодифицированных вяжущих) в объемах проектного освоения оценена в пределах 80-100 тыс руб / км дорожного покрытия Срок окупаемости инвестиций в основное технологическое оборудование Сухоложской БЭБ составил 4,2 года

Заключение

1 Развита система проектирования, строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области путем применения новых дорожных материалов и технологий Разработаны научные теоретические и практические основы для производства в промышленном масштабе новых дорожных материалов, внедрения новых дорожных технологи с использованием новой техники и оборудования Созданы одни из крупнейших в России промышленные мощности для производства кубовидного щебня, битумных эмульсий и полимерно-битумного вяжущего для строительства и ремонта автомобильных дорог Решена крупная хозяйственно-экономическая задача для России и Свердловской области

2 Получены новые дорожно-строительные материалы катионная битумная и битумно-латексная эмульсия, кубовидный щебень узких фракций, эмульсионно-минеральная смесь, щебеночно-мастичный асфальтобетон, полимерасфальтобетон, асфальтотранулобетон - адаптированные к дорожно-климатическим условиям Свердловской области, защищенные патентами на изобретения и полезную модель и свидетельством на промышленный образец

3 Разработаны и внедрены в практику в дорожном хозяйстве Свердловской области при строительстве и ремонте автомобильных дорог новые дорожные технологии «Эмуяьдор»® на основе битумных эмульсий и улучшенных минеральных материалов поверхностная обработка с синхронным распределением вяжущего и щебня, устройство слоев износа из эмульсионно-минеральных смесей, холодная регенерация дорожных одежд нежесткого типа с устройством основания из асфальтогранулобетона, устройство верхних слоев покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона и из полимерасфальтобетона При устройстве щебе-ночно-мастичного асфальтобетона внедрены стабилизирующие добавки на основе местного сырья - хризотип-асбеста

4 Разработаны и внедрены в дорожном хозяйстве Свердловской области нормативные и регламентирующие документы

- Эмульсии битумные катионные для дорожного строительства «Эмульдор»® ТУ 0256001-54134151-2002, ТУ 0256-001-75752321-2006,

- Щебень кубовидный для дорожного строительства из плотных горных пород, гравия и отходов промышленности Свердловской области НД УАД 14-06-1-2007,

- Методические указания по устройству шероховатых слоев износа автомобильных дорог общего пользования и улиц населенных пунктов Свердловской области,

- Технологический регламент приготовления щебеночно-мастичного асфальтобетона и устройство покрытия,

- Технологический регламент на восстановление асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог способом холодной регенерации ведущей машиной фреза-грун-тосмеситель (сгабшшзер) на колесном ходу КАСО 550 с использованием битумной эмульсии при ремонте автомобильных дорог,

- Индивидуальные сметные нормы и единичные расценки на ремонтно-строительные работы автомобильных дорог, выполняемые новой техникой

5 Выявлена закономерность изменения эксплуатационных свойств поверхностной обработки (долговечность), выраженная коэффициентом приживаемости в зависимости от расхода битумной эмульсии, расхода и формы зерна щебня

6 Установлены зависимости свойств битумной эмульсии (вязкость и дисперсность) от содержания составляющих ее компонентов - битума и эмульгатора, и от кислотности водной фазы, и свойств слоя износа из змульсионно-минеральной смеси от содержания битумной эмульсии, сульфата алюминия и цемента

7 Предложена физическая модель нежесткой дорожной одежды, основанная на теории упругости, для расчета необходимой плотности слоев основания Предложена формула для расчета необходимой плотности слоя основания, учитывающая модуль упругости материала слоя, упругий прогиб слоя, удельное давление в пятне контакта с колесом автомобиля, коэффициент Пуассона, толщину слоя и его массу

8 Предложен метод расчета технико-экономической эффективности новых производственных мощностей для производства дорожных материалов с учетом долговечности покрытий автомобильных дорог, устроенных из этих дорожных материалов с использованием новых дорожных технологий «Эмульдор»®

9 Получен экономический эффект от внедрения новых дорожных материалов и технологий в сумме 138 млн руб/год

Основные научные труды и изобретения

1 Дмитриев В Н Клапан (изобретение) А с СССР №505295,1976 (соавтор - Мальцев В Л),

2 Дмитриев В Н Способ транспортирования зернистых и порошкообразных материалов (изобретение) А с СССР № 541746, 1977 (соавторы - Волков М Ф, Мартыновских ГП, Чемсзов В А),

3 Дмитриев В Н Способ и устройство для централизованного распределения мелкозернистого материала (изобретение) А с СССР№ 541747, 1977 (соавторы - Волков МФ , Мартыновских ГП),

4 Дмитриев В Н Устройство для запирания транспортного трубопровода (изобретение) А с СССР № 651164,1979 (соавтор - Мальцев В Л ),

5 Дмитриев В Н Способ и устройство для транспортирования сыпучих материалов сжатым газом (изобретение) А с СССР № 652064, 1979 (соавторы - Волков М Ф, Мальцев В Л, Мартыновских Г П ),

6 Дмитриев В Н Камерный питатель к установкам для пневмотранспорта сыпучих материалов (изобретение) А с СССР№678004, 1979 (соавтор-ВолковМ Ф),

7 Дмитриев В Н Пневмотранспортная установка (изобретение) А с СССР № 698871, 1979 (соавтор - Чемезов ВА),

8 Дмитриев В Н Кран с пневмопродувом (изобретение) А с СССР №715875, 1980 (соавтор - Мальцев В Л),

9 Дмитриев В Н Аппарат для проведения тепло- и массообменных процессов (изобретение) А с СССР № 766630, 1980 (соавторы - Волков М Ф, Галянский С Т, Чемезов В Л ),

10 Дмитриев В Н Камерный питатель к установкам пневмотранспорта сыпучих материалов (изобретение) А с СССР № 962149, 1982 (соавторы - Волков М Ф , Чемезов В Л),

11 Дмитриев ВН Материаяопровод пневмотранспортных систем (изобретение) А с СССР № 1041464,1983 (соавторы - Владыкин А Н, Забелин Ю В , Федотовских В А),

12 Дмитриев В Н Устройство для отделения сыпучего материала от газа (изобретение) А с СССР № 1056583,1983 (соавтор - Чемезов В А),

13 Дмитриев В Н Способ ввода сыпучих материалов в пневмотранспортных трубопроводах (изобретение) А с СССР № 1080384, 1983 (соавторы - Волков МФ, Виноградов ГМ, Забелин Ю В ),

14 Дмитриев В Н Запорное устройство (изобретение) А с СССР № 1147112, 1984 (соавторы - Решетников Е Г, Слабиков А М ),

15 Дмитриев В Н Прибор для измерения сопротивления сдвигу сыпучих материалов (изобретение) А с СССР № 1157395, 1985 (соавтор - Волков М Ф ),

16 Дмитриев В Н Способ переработки керамического ядерного топлива (изобретение) А с СССР № 1222118, 1985 (соавторы - Виноградов Г М, Косенко ГД, Чемезов В А),

17 Дмитриев В Н Камерный питатель пневмотранспортной установки (изобретение) А с СССР № 1264508,1986 (соавторы - Барский М Д, Волков М Ф, Чемезов В А),

18 Дмитриев В Н Медленнораспадающаяся катионная битумная эмульсия и эмульсионно-минеральная смесь на се основе (изобретение) Патент РФ № 2240333,2004 (соавторы - Черкасова Е В , Кошкаров Е В, Голылев В Ф , Шишкин В В ),

19 Дмитриев В Н Битумная эмульсия (изобретение) Патент РФ № 2243245,2004 (соавторы - Черкасова Е В, Кошкаров Е В, Гольцев В Ф, Шишкин В В),

20 Дмитриев В Н Дорожная одежда (полезная модель) Патент РФ № 51033,2005 (соавторы - Сафонов Ю В , Булдаков С И , Кошкаров Е В , Тишкина Л Н ),

21 Дмитриев В Н Полимерно-битумное вяжущее и асфальтобетонная смесь на его основе (изобретение) Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке № 2006103189,2006 (соавторы - Кошкаров Е В , Тишкина Л Н, Плишкин В В , Черкасова ЕВ),

22 ЭМУЛЬДОР (товарный знак, знак обслуживания) Свидетельство РФ № 262658,2004,

23 Дмитриев В Н Эмульсии битумные катионные для дорожного строительства «ЭМУЛЬДОР» (технические условия) ТУ 0256-001-54134151-2002 / СОГУ «Управление автомобильных дорог», 2002 (соавторы - Кошкаров Е В, Моор Е В, Черкасова ЕВ),

24 Дмитриев В Н О применении техногенных отходов металлургических предприятий в дорожном строительстве И Экологические проблемы промышленных регионов материалы всероссийской конференции - Екатеринбург, ГНЦ РФ ОАО «Уральский институт металлов» - 2004 - С 314-315 (соавторы - Белоусов Б В , Сорокин Ю В , Демин Б Л и Тишкина Л Н ),

25 Дмитриев В Н Покрытие автотрасс из техногенных отходов металлургии И Новый уральский строитель (издание Союза строителей Урала) - №3 (36) - 2004 - С 59 (соавторы - Белоусов Б В, Сорокин Ю В , Демин Б Л и Тишкина Л Я),

26 Дмитриев В Н Пневматическое транспортирование сыпучих материалов при высоких концентрациях по различным схемам // Специальные вопросы атомной науки и техники Сер Машины, аппараты, средства механизации и автоматизации производственных процессов - Вып 2 (51) - Свердловск, 1976 (соавторы - Волков М Ф, Чемезов В А ),

27 Дмитриев В Н Оборудование пневмотранспоргоых систем, анализ конструкций камерных питателей, переключателей потока, запорных устройств, магериалопроводов (ДСП)/ деп п/я А-1420, 1979 - № Д03942 ,

28 Дмитриев В Н Исследование параметров сопротивления сдвигу порошков (ДСП) // Технический прогресс в атомной промышленности Серия ТВЭЛы - Вып 1 (8) - М ЦНИИАТО-Минформ, 1985 (соавторы - Барский М Д, Волков М Ф и Чемезов В А),

29 Дмитриев В Н Разрушение слоя порошка в камерном питателе под действием перепада давлений (ДСП) // Технический прогресс в атомной промышленности Серия ТВЭЛы - Вып 3(19) - М ЦНИИАТОМинформ, 1987 (соавторы - Барский М Д, Волков М Ф и Чемезов В А),

30 Дмитриев В Н Закономерности истечения токсичных порошков из камерного питателя в материалопровод пневмотранспортной системы (ДСП) Автореферат дисс кавд техн. наук -Свердловск УПИ, 1988 -24с (научн рук дтн.проф Барский МД),

31 Дмитриев В Н Внедрение новых битумно-эмульсионных технологий // Новый уральский строитель - №9 (42) - 2004 - С 60-61 (соавторы - Кошкаров Е В и Черкасова ЕВ),

32 Дмитриев В Н Реализация программы качества - стратегическая задача СОГУ «Управление автомобильных дорог» // Автомобильные дороги и лесотранспорт межвузовский сб научных трудов - Екатеринбург, УГЛТУ - 2005 - С 142-149 (соавтор - Шишкин В В),

33 Дмитриев В Н Внедрение передовых битумно-эмульсионных дорожно-строительных технологий И Автомобильные дороги и лесотранспорт межвузовский сб научных трудов - Екатеринбург, УГЛТУ - 2005 - С 159-162 (соавторы - Кошкаров Е В, Черкасова ЕВ),

34 Дмитриев В Н Производство щебня дата строительных и дорожных работ из гранодио-ритов Монетного месторождения (технологический регламент) / СОГУ «Управление автомобильных дорог», ФГУП «РосдорНИИ» - Екатеринбург, 2004 - 60 с (соавторы - Телюфанова О П , Кошкаров Е В , Бурмисгренко П В, Павлик И Н ),

35 Дмитриев В Н Расчет итоговых технико-экономических показателей эффективности инвестиций в производство кубовидного щебня на Монетном щебеночном заводе (рук.) / СОГУ «Управление автомобильных дорог» - Екатеринбург, 2004 - 32 с (соавторы - Плишкин В В , Кошкаров Е В , Худяева ТС ),

36 Дмитриев В Н Технико-экономическая эффективность инвестиций в производство кубовидного щебня на Монетном щебеночном заводе / деп «Информавгодор», № 290-АД -12 с - М Инф сб «Новости в дорожном деле», 2005 - Ш1 (соавторы - Шишкин В В, Кошкаров Е В и Худяева ТС),

37 Дмитриев В Н Технико-экономическая эффективность Сухоложской битумно-эмуль-сионной базы и новых бшумно-эмульсионных технологий / ТЭР СОГУ «Управление автомобильных дорог - Екатеринбург, 2005 - 15 с (соавторы - Гончаров В В , Хамицевич НВ , Кошкаров ЕВ, Худяева ТС)

38 Дмитриев ВН Организация производства катионной битумной эмульсии «ЭМУЛЬ-ДОР» и полимерно-бшумного вяжущего (ПБВ) для нужд дорожного хозяйства Свердловской области (рук) / Сб научно-технических материалов СОГУ «Управление автомобильных дорог» - Екатеринбург, 2005 - 153 с (соавторы - Кошкаров Е В , Черкасова Е В, Овчинникова Л С ),

39 Дмитриев В Н Организация производства полимерно-битумного вяжущего на Сухоложской битумно-эмульсионной базе // Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту сб научн трудов УрГУПС - Екатеринбург, 2004 -№5 (соавтор-Черкасова ЕВ),

40 Комплексная программа повышения качества строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог в Свердловской области / Правительство Свердловской области, Управление автомобильных дорог-Екатеринбург, 1999 -152 с (соавторы - Козлов Ю С идр),

41 Дмитриев В Н Методические указания по устройству шероховатых слоев износа автомобильных дорог общего пользования и улиц населенных пунктов Свердловской области (рук ) / Управление автомобильных дорог - Свердловский НПЦ «РосдорНИИ» - Екатеринбург, 2005 - 38 с (соавторы - Плишкин В В , Л Н Тишкина, Е В Моор и др ),

42 Приготовление щебеночно-мастичного асфальтобетона и устройство покрытий (технологический регламент) / СОГУ «Управление автомобильных дорог» - ООО «Строительная лаборатория» - Екатеринбург, 2004 - 45 с (соавторы - А К Эфа, Л Н Тишкина, Е В Моор и др),

43 Технологический регламент на восстановление асфальтобетонных покрытий и основа-

ний автомобильных дорог способом холодной регенерации ведущей машиной фреза-грунтосмеси-тель (сгабилизер) на колесном ходу RACO-550 с использованием битумной эмульсии / СОГУ «Управление автомобильных дорог» - ФГУП «РосдорНИИ» - Екатеринбург, 2003 - 38 с (соавторы

- Телюфанова О П, Кошкаров Е В , Аржанов В Н, Якерсберг О А ),

44 Разработка комплекса производственных и сметных норм и единичных расценок на выполнение работ по ремонту и содержанию дорог с использованием новой техники (RACO-550, SOM - 1000, «Тройка-2000», РДТ - 210») / Отчет о НИР Т 1,2 СОГУ «Управление автомобильных дорог» - «Урапзкономцентр» - Екатеринбург, 2003 (соавторы Кожевникова М К, Каета Н А, МихальскахЕБ идр),

45 Дмитриев В Н Моншориш опытных участков слоев износа автомобильных дорог, построенных с применением различных технологий «Чип-Сил», «Сларри-Сил», ЩМА, ПБВ, БМО, холодная регенерация покрытий (рук) / Отчет о НИР СОГУ «Управление автомобильных дорог»

- ФГУП «РосдорНИИ» - Екатеринбург, 2005 - 202 с (соавторы Телюфанова О П, Булдаков С И, СафоновЮВ,АверковАН идр),

46 Дмитриев В Н Развитие технологии устройства шероховатых поверхностных обработок на автомобильных дорогах в Свердловской области / Деп «Информавтодор», № 291 -АД -10 с

- М Инф сб «Новости в дорожном деле», 2006 - №6 (соавторы - Сафонов Ю В , Булдаков С И, Кошкаров Е В и Тишкина Л Н),

47 Дмитриев В Н Территориальные методические рекомендации по устройству шероховатых слоев износа автомобильных дорог / Деп «Информавтодор», № 292-АД - 41 с - М Инф сб «Новости в дорожном деле», 2006 - №6 (соавторы - Тишкина Л Н, Моор Е В, Сафонов Ю В и Кошкаров ЕВ),

48 Дмитриев В Н Организация производства в Свердловской области полимерно-битумного вяжущего по ГОСТ Р 52056-2003 / Деп «Информавтодор», № 293-АД - 7 с - М Инф сб «Новости в дорожном деле», 2006 - №6 (соавторы - Черкасова Е В , Лаврухин В П, Кошкаров ЕВ иСкрипкинАД),

49 Дмитриев В Н Методические рекомендации по применению геосинтетических, стек-ловолоккистых и базальтоволокнистых материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог в Свердловской области (рук) / Отчет о НИР СОГУ «Управление автомобильных дорог»

- ФГУП «РосдорНИИ» - Екатеринбург, 2006 - 72 с (соавторы - Малиновская Е В , Телюфанова О П , Гончаров В В , Кошкаров Е В, Аржанов В Н ),

50 Дмитриев В Н Разработка методического и программного обеспечения для планирования дорожных работ в соответствии с требованиями программно-целевого подхода (рук) / Отчет о НИР Министерство промышленности, энергетики и науки Свердловской области - Уральский филиал ФГУП «РосдорНИИ» - Екатеринбург, 2006 - 61 с (соавторы - Телюфанова О П, Малиновская Е В , Матюшенко Т Ф и др ),

51 Дмитриев В Н Разработка территориальных дорожных норм и расценок на холодную регенерацию и восстановление дорожных покрытий с опытной проверкой на автодорогах Свердловской области (рук ) / Отчет о НИР Министерство промышленности, энергетики и науки Свердловской области-Уральский филиал ФГУП «РосдорНИИ» - Екатеринбург, 2006 -55 с (соавторы

- Телюфанова О П , Аверков А Н, Якерсберг О А и др ),

52 Дмитриев В Н Разработка территориальных дорожных норм на производство катион-ной битумной эмульсии «ЭМУЛЬДОР» и технологию устройства слоя износа из литой эмульсион-но-минеральной смеси по типу «Сларри-Сил» на автодорогах Свердловской области (рук) / Отчет о НИР Министерство промышленности, энергетики и науки Свердловской области - Уральский филиал ФГУП «РосдорНИИ» - Екатеринбург, 2006 - 80 с (соавторы - Телюфанова О П, Чере-сельский В В , Кошкаров Е В, Черкасова Е В, Сафонов Ю В и др),

53 Дмитриев В Н Новые технологии и материалы - основа долговечности автомобильных дорог//«Урал промышленный -Урал полярный» сб научных тр VI международной научно-технической конференции - Екатеринбург УГЛТУ - 2007 (соавторы - Кошкаров Е В , Сафонов Ю В),

54 Дмитриев В Н Щебень кубовидный для дорожного строительства из плотных горных пород и отходов промышленности Свердловской области (технические условия) НД УАД 14-06-12007 / СОГУ «Управление автомобильных дорог» - Уральский филиал «РосдорНИИ» - Екатеринбург, 2007 - 10 с (соавторы - Шишкин В В , Тишкина Л Н, Кошкаров ЕВ),

55 Дмитриев В Н Новые технологии и материалы для строительства автомобильных дорог в Свердловской области - Екатеринбург Изд-во УрГУ - 2007 - 70 с (в печати),

56 Дмитриев В Н История транспортного строительства (учебное пособие) - Екатеринбург УГЛТУ - 2007 (в печати)

Подписано в печать 22 05 2007 г Формат 60 х 90/16 Бумага офсетная Уел печ л Тираж 100 экз Заказ №

Отпечатано в ИПЦ «Издательство УрГУ» г Екатеринбург, ул Тургенева, 4