автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Учет влияния конструктивных параметров дорожныходежд на отраженное трещинообразование васфальтобетонных слоях усиления

на правах рукописи

УДК 625.731.7

Краснопёрое Александр Рудольфович

РГб од

1 3 ИЮН 2300

Учет влияния конструктивных параметров дорожных одежд на отраженное трещинообразование в асфальтобетонных слоях усиления

05.23.11 - Строительство автомобильных дорог и аэродромов

Автореферат

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000

Работа выполнена в Государственном предприятии Росдорнии и Тюменской государственной архитектурно-строительной академии

Научный руководитель -Научный консультант -Официальные оппоненты -

доктор технических наук В.А. Кретов

доктор технических наук АЛ1. Шувяев

доктор технических наук

A.B. Лпицер

Кандидат технических наук

B.Д. Браславский

Ведущая организация - Управление автомобильных дорог Тюменской

области

Защита состоится " июня 2000г. в "' ^" часов на заседании диссертационного совета 133.02.01 ВАК РФ при Государственном дорожном науч-ио-исследовательском институте Союздорнии по адресу: Московская область, г. Балашиха-6, Союздорнии.

Просим принять участие в работе Совета или направить отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью, по адресу: 143900, Московская область, Балашиха-6, шоссе Энтузиастов, 79, Союздорнии.

Справки по телефону: (095) 521-01-11, (095) 524-03-65.

Факс (095) 521-18-92

Автореферат разослан мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук С&С /Б.С. Мярышев

ОЛШ-09Ч,0

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В большинстве развитых странах мира в последнее время значительно увеличились объемы работ по усилению существующих дорожных одежд, более 90% из которых имеют асфальтобетонные покрытия.

В России требуют усиления более 50% автомобильных дорог общего пользования, что составляет около 250 тысяч километров.

Одной из наиболее острых и не до конца решенных проблем, возникающих при усилении дорожных одежд, является отраженное трещинообразование. Во. вновь устроенных асфальтобетонных слоях усиления в течение первых трех лет эксплуатации копируются все температурные трещины, имевшие место в старой дорожной одежде.

Проведенные обследования показывают, что в дальнейшем около 80% разрушений покрытий (выбоины, просадки) возникают в зонах таких трещин.

Отсутствие инженерных методов оценки температурной трещиностойко-сти асфальтобетонных покрытий, устраиваемых на трещиноватых нижележащих слоях, а также эффективных конструктивных решений по снижению отраженного трещинообразованню значительно усложняет успешное решение существующей проблемы.

В таких условиях представляется актуальной задача создания инженерных методов количественной оценки устойчивости асфальтобетонных покры-с тий, устраиваемых при усилении дорожных одежд, к отраженному трещинообразованию, а также способов повышения температурной трещиностойкости конструкции дорожных одежд за счет конструктивно-технологических решений.

Цель работы. Научное обоснование и разработка эффективных конструктивно-технологических мероприятий по повышению температурной трещиностойкости асфальтобетонных покрытий, устраиваемых при усилении старых трещиноватых дорожных одежд, и создание научной и методологической основы для их широкого внедрения в производство.

Научная иовизна. Уточнена расчетная схема, отражающая механизм образования температурных трещин в асфальтобетонных покрытиях, устраиваемых на нижележащих слоях со швами и трещинами, проанализировано влияние параметров, входящих в расчетную формулу, и разработана методика количественной оценки таких дорожных одежд на температурную трещино-стойкость.

Разработаны новые конструктивные решения для ремонтируемых дорожных одежд, обеспечивающие повышенную температурную трещиностой-кость асфальтобетонных покрытий, устраиваемых при усилении существующих дорожных конструкций.

Практическая ценность определяется:

- возможностью использования разработанной методики для оценки температурной трещиностойкости асфальтобетонных покрытий при проектировании усиления старых дорожных одежд;

- возможностью применения рациональных конструктивных решений, дающих экономию дорогостоящей асфальтобетонной смеси при устройстве на старых трещиноватых дорожных одеждах слоев усиления минимально необходимой толщины;

- увеличением в 1,5 раза срока службы ремонтируемых дорожных одежд за счет повышения температурной трещиностойкости вновь устраиваемых асфальтобетонных покрытий;

возможностью увеличения объемов выполняемых дорожных работ за счет экономии, полученной при усилении дорожных одежд, и увеличения срока их службы.

На защиту выносятся: методика расчета на температурную трещино-стойкость асфальтобетонных покрытий, устраиваемых на старых трещиноватых дорожных одеждах; способы повышения температурной трещиностойкости слоев усиления, уложенных над температурными трещинами или швами нижележащих слоев, конструкций дорожных одежд с асфальтобетонными слоями усиления; технология устройства трещиностойких слоев усиления на нижележащих слоях со швами и трещинами.

Реализация работы. Результаты исследований изложены в «Методических рекомендациях по оценке трещиностойкости асфальтобетонных покрытий на сборных основаниях на температурную трещиностойкость» и реализованы на двух опытных участках дорог общего пользования в Тюменской области.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на 1 -й Международной научно-практической конференции в г. Ростове-на-Дону (1998 г.), на научно-производственных совещаниях в городах Тюмень (1996 г.), Салехард (199-7 г., 2000 г.), Н. Уренгой (1998 г.), на научно-технических конференциях ТюмГАСА (1997 г., 1998 г., 1999 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 работ, в том числе 2 нормативно-технических документа.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, четыре главы, общие выводы, список используемой литературы и приложения.

Работа изложена на 157 стр., включает 39 рисунков, 6 таблиц, список литературы из 136 наименований и 1 приложение.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность выполненной работы, показаны ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе показано стратегическое значение повышения долговечности ремонтируемых дорожных одежд для эффективного функционирования отрасли, приведен ретроспективный обзор научных исследований, выполненных в области повышения температурной трещиностойкости асфальтобетонных покрытий. Вопросам изучения температурного трещинообразовання в дорожных одеждах большое внимание уделено многими отечественными и зарубежными учеными.

Все ранее выполненные исследования условно можно разделить на три основных направления.

Первое направление представляет собой совершенствование методов расчета асфальтобетонных покрытий на температурную трещиностойкость. К этому направлению можно отнести работы A.M. Богуславского, Л.С. Губача, Б.С. Радовского, В.В. Мозгового, В.А. Чернигова, Л. Тире и многих других. В результате этих исследований получены зависимости температурных напряжений от ряда важных факторов. Однако авторы большинства этих разработок либо совсем не учитывали конструктивные особенности дорожных одежд, либо учитывали их в недостаточной мере, что естественно, снижает возможности реализации на практике полученных зависимостей. В результате этого для учета неучтенных факторов, значительно влияющих на трещиностойкость, расчеты приходится вести но различным методикам с использованием различных расчетных схем и показателей, что затрудняет процессы расчета и в определенной мере влияет на достоверность полученных результатов.

Второе направление посвящено совершенствованию качества материала покрытия в части восприятия температурных напряжений. Здесь необходимо отметить исследования, проведенные Н.В. Горелышевым, Л.Б. Гезенцвеем, И.В. Королевым, Э,А. Казарновской, A.B. Руденскнм, Л.С. Губачем, Ю.Е. Никольским, Н.М. Распоповым и многими другими.

В этих работах предложены основные пути совершенствования составов асфальтобетонных смесей с целью улучшения их физико-механических свойств, разработаны методы испытаний, предложены пути повышения температурной трещиностойкости асфальтобетонных покрытий за счет изменения свойств асфальтобетонов.

Однако только улучшениям» свойств асфальтобетона обеспечить решение проблемы оказалось невозможно.

Третье направление состоит из исследовательских работ конструктивно-технологического направления. Из отечественных работ к этому направлению можно отнести работы В.К. Барнаковой, Ю.М. Васильева, В.Д. Казарновского, В.А. Кретова, Л.Б. Каменецкого, В.А. Чернигова, И.П. Шульгинского и других.

Из зарубежных - работы Ж. Лорана, Мае де ля Виллежье, С. Карпаитер, В.Александера, Р. Абади, О. Гоаколу, II. Вейса, А. Ванелстрете, Ж. Серфасса, А. Моленара и других.

Авторами работ третьего направления предложены варианты конструкций дорожных одежд, предусматривающих, в основном, устройство различного вида армирующих элементов, мембран, прослоек между покрытием и основанием, изменение геометрии стыков и т.п. Эти мероприятия, в зависимости от конкретных условий на дороге, могут в значительной мере снизить трещинообразо-вание в слоях покрытия и продлить срок службы дорожной одеяады.

Необходимо отметить, что большинство из применяемых в настоящее время эффективных конструктивно-технологических решений, направленных на снижение отраженного трещинообразовання, предполагает применение специальных материалов, машин и оборудования зарубежного производства, приобретение которых для России является затруднительным по экономическим соображениям. Вместе с тем, развитие этого направления с учетом условий отечественных проблем представляется наиболее перспективным путем.

Первым препятствием в выборе наиболее эффективного способа повышения трещиностойкости в конкретных условиях является отсутствие приемлемой методики оценки температурной трещиностойкости дорожных одежд.

Таким образом, проведенный анализ показал, что в отрасли существует важная проблема, наиболее эффективным путем решения которой может быть развитие конструктивно-технологических методов повышения трещиностойкости покрытий применительно к конкретной задаче усиления дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями.

Вторая глава содержит теоретические основы прогнозирования и количественной оценки температурной трещиностойкости асфальтобетонных покрытий, устраиваемых на нижележащих слоях со швами и трещинами.

Анализ известных решений А.М.Богуславского, Н.Н.Иванова, В.Д. Казарновского, В.А. Кретова, В.А.Чернигова, Т. Люкке, в которых делались попытки оценки трещиностойкости асфальтобетонных покрытий на основаниях со швами и трещинами, позволил выявить, что в каждом из них не учитывались те или иные важные факторы. Наиболее близким к оптимальному, при решении задачи повышения температурной трещиностойкости за счет конструктивных мероприятий при усилении дорожных одежд, является решение В.А. Кретова и В.Д. Казарновского, предусматривающее учет температурных условий, дефор-мативных, прочностных и геометрических характеристик основания и покрытия.

Однако предложенная методика количественной оценки трещиностойкости не проанализирована в достаточной мере с точки зрения значимости отдельных факторов, входящих в расчетную зависимость, с учетом реального диапазона изменения этих факторов. Кроме того, в исходном выражении для оценки растягивающих напряжений не учитывались напряжения, которые возникают в покрытии от перепада температуры самого покрытия.

В связи с этим представилось целесообразным вернуться к рассмотрению возможности количественной оценки опасности возникновения отраженных трещин под воздействием отрицательных температур в конструкции дорожной одежды, содержащей асфальтобетонное покрытие, устроенное на основании со швами и трещинами, на основе принципиальной расчетной схемы, изображенной на рис.1.

Рис.1. Расчетная схема для оценки температурной трещиностайко-спш дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием

Здесь асфальтобетонное покрытие толщиной h„ располагается на основании со швами или трещинами, имеющем толщину ho- Вертикальный шов (или трещина) может быть сомкнут в исходном положении, но в этом случае предотвращается связь соседних плит при их температурных сокращениях в горизонтальном направлении. Длины плит в блоках основания условно приняты одинаковыми и равными L. Плиты основания располагаются на земляном полотне или дополнительном слое основания.

Материал покрытия характеризуется коэффициентом температурной деформации (а„), расчетным модулем деформации при растяжении (Е„)н расчетной прочностью при растяжении (R). В пределах длины ¿„ на границе покрытия с основанием имеет место проскальзывание, дальше - полное сцепление.

Материал основания характеризуется коэффициентом температурной деформации («0) и модулем деформации при растяжении (Ео).

Существенное значение в работе конструкции могут иметь условия на контактах основания с подстилающим грунтом и покрытия с основанием.

Общий механизм температурной деформации дорожной одежды, в соответствии с приведенной расчетной схемой, представляется в следующем виде:

- при понижении температуры плит основания на некоторую величину Д То, они сокращаются; - -

сокращению плит препятствуют силы трения (то), по нижней границе плиты, силы трения в скользящем контакте (г„) и силы сопротивляемости покрытия растяжению (<х„);

в результате сокращения плиты на покрытие будет передаваться некоторое усилие, причем это усилие будет передаваться частично через сцепленный контакт, а частично через проскальзывающий; в результате передачи этого усилия в сечении покрытия над швом основания развиваются растягивающие напряжения (сг„), обусловленные температурными перемещениями в основании;

к напряжениям (сг„) могут добавляться и напряжения от собственных температурных деформаций покрытия;

трещина возникает в том случае, когда суммарные растягивающие напряжения в покрытии превзойдут прочность асфальтобетона па растяжение.

На основе изложенного, можно получить аналитические зависимости, позволяющие производить некоторые количественные оценки трещиностойко-стн конструкции.

Учитывая сложность рассматриваемой задачи, при выводе аналитических зависимостей предусматривается ряд упрощений, в частности, положение о линейности напряжений и деформаций.

При условии, что в самом покрытии из-за собственных температурных напряжений деформации не возникают, растягивающие напряжения (сг„) над швами свидетельствуют об удлинении участков покрытия в пределах скользящего контакта, которое определяется укорочением плит основания

Рассмотрение баланса усилий, стремящихся растянуть участок покрытия длиной 2(0 и препятствующих этому растяжению, приводит к выражению, которое для наиболее невыгодной ситуации, когда происходит суммирование растягивающих напряжений от температурного перепада в основании и покрытии, имеет вид:

ЯЙМ

1 К

+

+ /1апАТ„Е„ , (1)

42*.

где ¡3 - коэффициент, отражающий условия подвижности торцов растягиваемой зоны покрытия (должен быть менее 1).

Полученное выражение позволяет проанализировать влияние различных факторов на величину возникающих растягивающих напряжений.

Анализ возможного диапазона изменения параметров, входящих в выражение (1), показал, что значения Е„ могут реально меняться от 1500 МПа до 4500 МПа, значения Е0для случая бетонного основания близко к 30000 МПа, а в случае асфальтобетонного основания (старое перекрываемое покрытие) составляет порядка 1,3 Е ; („ может меняться от 0 до 1,5м; отношения — - от 0,1

А»

до 1,0; — - от 10 до 100; ДТ„не превышает 50°С, а ДТ„ - 80°.

Численный анализ показал, что вторым слагаемым в числителе выражения (1) можно во многих реальных случаях пренебречь, не делая ошибки более 10%. Учитывая это и вводя обозначение:

К )

формулу (1) можно заменить выражением :

= «оАТ0 •£„• М + /? •<*„ ■ ДТ„ • £. . (3)

Показатель М отражает влияние геометрических параметров конструкции (¿,2,и величину растягивающих напряжений в покрытии (<т„). Влияние основных параметров конструкции на М, а следовательно, и на сгп показано на рис. .2. Из графиков можно видеть, что значимость того или иного параметра в формировании <т„, в общем случае, может быть различной и зависит от соотношения всех параметров.

Выражение (3) может быть использовано в целях количественной оценки трещиностойкости покрытия. Для этого ап, вычисляемое по (3), нужно сравнить с расчетной прочностью на растяжение (Я).

¡Еп/Ео*1|

4 и I 1$ 1 «5 . .. , ----- .

II м: шш

£

> 10 20 30 40 $0 »0 70 во 1Л(а

—- о -¿-НШвИ.Й

/

/

(______

/ —

О 10 20 30 .40 50 60 70 00 1/2о

Рис. 2. Графики зависимости показателя М от основных парапет-ров конструкции дорожных одежд

В работе предложено в качестве количественной оценки использовать отношение, названное коэффициентом трещиностойкости (К,р):

я

К =- , (4)

К сг

«

где К>т - коэффициент условий работы конструкции.

При значениях К,р>1 трещиностойкость покрытия обеспечена с тем или иным запасом, при Кхр<1 -трещиностойкость не обеспечена.

Полученные таким образом значения коэффициентов трещиностойкости можно рассматривать лишь как условные для сравнительной оценки температурной трещиностойкости различных дорожных конструкций на стадии про-етирования.

Анализ полученных выражений с учетом реальных значений, входящих в них величин, показывает, что растягивающие напряжения в асфальтобетонных покрытиях могут быть снижены следующими основными путями:

,1 ч К

- увеличением толщины покрытия (п„) и уменьшение отношения —;

К

- уменьшением расстояния между швами и трещинами в основании

- увеличением длины скользящего контакта покрытия с основанием в зоне швов или трещин (210);

- увеличением сцепления основания с нижележащими слоями (г0); снижением расчетного модуля деформации покрытия (Е„); уменьшением коэффициентов температурной деформации покрытия (а„) и основания («0 );

- уменьшением расчетного перепада температур основания ( АТ0 )и покрытия (. ДТЛ)

увеличением подвижности торцов растягиваемой зоны (¡3).

Величину коэффициента трещиностойкости можно увеличивать не только за счет снижения температурных напряжений (стп), но и за счет повышения прочности асфальтобетона на растяжение (Я). Последнее может достигаться или за счет изменения свойств самого асфальтобетона или за счет армирования покрытия. В последнем случае прочность армированного асфальтобетона будет определяться выражением:

Я^а+А , (5)

где - прочность асфальтобетона;

А - сопротивление арматуры при деформации (соответствующей пределу прочности асфальтобетона), приведенное к единице сечения покрытия.

Возможные пути повышения трещиностойкости покрытия (табл. 2.1) укладываются в рамки классификации, представленной в табл. I.

Таблица J

№ п/п Цель мероприятия Вид мероприятия

1. Изменение свойств материалов конструктивных слоев - Улучшение физико-механических свойств материалов - Изменение теплофизических свойств материалов

2. Улучшение геометрических параметров конструкций - Изменение толщины конструктивных слоев - Изменение расстояния между швами или трещинами основания - Изменение формы стыков основания

3. Улучшение условий на контакте слоев - Увеличение свободного контакта покрытия с основанием - Изменение условий на контакте основания с нижележащими слоями - Устройство трещинопрерывающих прослоек

4. Увеличение прочности покрытия на восприятие растягивающих напряжений - Устройство армирующих прослоек

Третья глава посвящена экспериментальному уточнению некоторых вопросов, связанных с предложенной расчетной схемой, и разработке вариантов конструктивно-технологических решений, направленных на повышение трещи-ностойкости асфальтобетонных покрытий, устраиваемых при усилении старых дорожных одежд.

Для оценки условий образования отраженных трещин и исследования напряженно-деформпрованного состояния покрытия в зоне трещин основания был проведен цикл специальных экспериментальных исследований.

Эксперименты были выполнены на моделях с применением метода фотоупругости. Моделировался слой покрытия, лежащий на слое основания, имеющем стык (трещину). Модели изготавливали из эпоксидной смолы (ЭД-1), Нагрузку на модели передавали с помощью специально сконструированной установки. Модели просвечивались и фотографировались на поляризационно-оптической установке «Zeiss».

Предложенная во второй главе расчетная схема предусматривает внецен-тренное симметричное растяжение. В реальных условиях могут быть отклонения от этой схемы.

Расчетная формула предполагает так же, что стык плит основания имеет традиционное очертание. Вместе с тем, в исследованиях В.А. Кретова показано, что форма стыка может существенно влиять на напряженное состояние узла.

В связи с изложенным, первой задачей экспериментального цикла стала оценка влияния характера нагружения конструкций на величину возникающих в покрытии напряжений.

Опыты показали, что при внецентренном растяжении модели выдерживают нагрузку в 4-5 раз большую, чем при ассиметричном. Это подтвердило, что при определении К^,, по формуле (4), следует вводить некоторый коэффициент, характеризующий условия работы конструкции (Кур). В первом приближении предложено принимать его равным 2,5.

Второй задачей цикла была оценка влияния конфигурации стыка и условий на границе слоев покрытия и основания в зоне стыка на напряженное состояние покрытия. Исследовались конструкции ппит основания со скосами в зоне стыков с углами 30° и 45° и различными длинами свободного контакта.

Проведенные исследования показали, что, за счет устройства свободного контакта и скосов плит основания, напряжения в трещнноопасной зоне можно уменьшить минимум в 2 раза (рис.3).

С учетом этого, предложено на данном этапе при использовании конструкций стыков в основании со скосами принимать К1Р=1,3.

Проведенные исследования позволяют с новых позиций подойти к проблеме конструирования дорожных одежд при разработке проектов усиления, в частности, с точки зрения учета возможного влияния длины блоков основания (Ь) на оп. Неравномерность расстояний между трещинами предопределяет неравномерность напряженного состояния, возникающего в новом покрытии от температурных изменений.

В этой связи одним из наиболее перспективных направлений могут стать решения, предусматривающие регулирование расстояния между швами и трещинами в старых дорожных одеждах и тем самым повышающие однородность напряженно- деформированного состояния нового покрытия.

Добиться снижения напряжений, передаваемых нз основания в покрытие, можно не только за счет устройства дополнительных швов через расчетное расстояние (Ц) на рис.4, но и за счет одновременного применения других конструктивных решений: устройства скосов-^ на рис.4 и свободного контакта.

а) ■ б)

Рис. 3. Картина изохром, характеризующая напряженно деформированное состояние модели дорожной одежды: а - с традиционной формой стыков ппит основания; б-с торцами ппит основания, имеющими скосы.

Рис.4. Схема конструкций дорожной одежды, предусматривающая регулирование расстояния между трещинами за счет устройства дополнительных швов, разделку трещин со скосами, устройство

свободных контактов: а - старая дорожная одежда с трещинами через произвольные расстояния; б - усиленная дорожная одежда (р.

1- трещины в старом покрытии; 2,3- конструктивные слои старой дорожной одежды; 4-скосы, разделанных трещин; 5- дополнительный шов; 6-сво-бодный контакт; 7- новое покрытие

Вторым, достаточно перспективным решением может являться устройство различного рода вставок в старом трещиноватом и неравномерно ослабленном покрытии.

Такое решение позволяет не только заменить или улучшить материал старой дорожной одежды в наиболее ослабленном месте, но и применить эффективные конструктивные решения, предусматривающие устройство скосов, свободных контактов, армирования. В местах устройства вставок перспективным представляется фрезерование старого асфальтобетона и обработка его эмульсиями и цементом с получением асфальтогранулобетона. Такая технология позволяет значительно удешевить работы по усилению дорожных одежд. Предлагаемые конструктивные решения показаны на рис. 5.

Анализ показал, что наибольший эффект может быть достигнут комплексным применением разработанных конструктивно-технологических решений. В главе рассмотрены рекомендации по рациональным методам осуществления такого комплекса решений при усилении дорожных одежд.

На участках с большим расстоянием между трещинами следует устраивать дополнительные швы с целью обеспечения определяемого расчетом безопасного расстояния между швами, стыками и трещинами (Ьр). Раскрытые трещины целесообразно разделывать с устройством скосов под углом 30° -45°. В целях увеличения

допустимого расстояния между швами н трещинами (Ьр) целесообразно над стыками трещин или швов основания устраивать свободные контакты.

Четвертая глава диссертации содержит материалы опытно-производственной проверки результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Поскольку предлагаемые в работе решения ранее на практике не применялись, необходимым оказалась их проверка на технологичность, надежность и сравнение с эталонными участками дорог, на которых использовались традиционные конструкции.

Общая задача опытно-производственной проверки результатов теоретических и экспериментальных исследований была сведена к проверке и отработке в производственных условиях и на основании выполненного анализа:

- технологии устройства дополнительных швов в старом покрытии;

- технологии разделки трещин без скосов и со скосами под углом 30°-45°;

- технологии устройства свободных контактов, за счет различных методов;

- технологии армирования трещиноопасных зон;

- технологии устройства вставок в старом асфальтобетонном покрытии с армированием и устройством свободных контактов в трещиноопасных зонах.

Рис. 5. Схема усиления дорожной одежды устройством вставок в старом покрытии:

а - старая дорожная одежда с трещинами; б • усиленная дорожная одежда со вставками

1-трещины; 2,3- конструктивные слои старой дорожной одежды; 4- асфальтобетонный спой усиления; 5 - армирующий материал; 6 - свободный контакт; 7 - асфальтобетонное заполнение вставки; 8 - дополнительный шов; 9- асфалътогранупобетонное заполнение вставки

Второй задачей было установление наблюдений за построенными участками для оценки эффективности применяемых решений.

Опытно-производственное строительство выполнялось в июле-августе 1998г. на реконструируемых участках дороги Ш-й категории на юге Тюменской области.

Конструкция существующей дорожной одежды включала: двухслойное покрытие из асфальтобетона типа А толщиной 4 см и 6 см, щебеночное основание толщиной 28 см и подстилающий слой из песка толщиной 20 см. Толщина слоя усиления, устраиваемого поверх старого покрытия, равнялась 6 см.

В соответствии с проведенными расчетами, расстояние между швами или трещинами основания, не создающее опасных напряжений в покрытии рассматриваемой дороги,составляет 4-5 м.

Намеченные к опытному строительству участки дороги предварительно диагностировались с целью выявления прочностных характеристик дорожной одежды и выбора участков с пониженной прочностью для устройства вставок.

На участке км 32-36 было выбрано 17 таких мест.

Старый асфальтобетон убирали с помощью тяжелого автогрейдера. Устройство скосов производилось с применением дисковой фрезы и компрессора.

На опытном участке был опробован весь комплекс разработанных конструктивно-технологических решений, включая устройство дополнительных швов, разделку трещин со скосами, устройство свободных контактов, устройство вставок.

Устройство дополнительных швов, разделка трещнн (вертикальная и со скосами) производились с помощью дисковых фрез. Всего на первом участке было разделано 50 трещин, 10 из которых со скосами, а на втором участке 23 трещины, 7 из которых со скосами.

Для устройства свободного контакта на первом участке применялась наклейка полос из пергамина шириной 40 см, на втором - побелка полосы старого покрытия такой же ширины.

Кроме того, в старом покрытии через расчетное расстояние (Ц) были устроены дополнительные швы, всего 50 штук на двух участках.

Устройство свободных контактов производилось описанными выше методами.

Результаты, проведенных в течение двух зим наблюдений показали, что на опытных участках появилось всего 7 трещин, что составляет 14% от 50 трещин, имевших место в старом покрытии.

На эталонном участке, усиленном по стандартному решению, за эти же два года появилась 21 трещина, что составляет 36% от 57 трещин, имевшихся в старом покрытии.

Выполненные ориентировочные расчеты показывают, что за счет внедрения предлагаемой методики оценки температурной трещиностойкости и конструктивно-технологических решений можно в 1,5 раза повысить срок службы отремонтированных дорожных одежд, на 30-50% снизить эксплуатационные расходы и на 50-70% уменьшить расходы на ремонт таких дорожных одежд.

Если учесть, что более 50% дорог общего пользования уже сегодня требуют усиления, то возможный экономический эффект от внедрения предлагаемых разработок, исчисляется сотнями миллионов рублей.

Общие выводы

1. Одним из важнейших направлений в повышении долговечности дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями, в том числе усиливаемых эксплуатируемых дорог, является повышение устойчивости конструкции дорожной одежды к температурному отраженному трещинообразованию.

2. Оценка устойчивости дорожных конструкций к отраженному трещинообразованию и выбор рационального конструктивно-технологического решения по повышению трещиностойкости в конкретных условиях могут быть осуществлены с помощью разработанной в диссертации методики, базирующейся на предложенной расчетной схеме и полученных расчетных зависимостях.

3. Устойчивость к отраженному трещинообразованию асфальтобетонных покрытий, устраиваемых при усилении дорожных одежд, в существенной степени зависит не только от механических и теплофизических свойств материалов покрытия и старой одежды, но и от конструктивных параметров усиленной одежды, в число которых входит отношение толщины покрытия и основания, размер блоков основания и длина свободного контакта основания с покрытием в зоне трещины (шва).

4. В качестве перспективных конструктивно-технологических решений для повышения трещиностойкости асфальтобетонных покрытий при усилении старых дорог могут применяться теоретически и экспериментально исследованные в данной работе решения: упорядочение расстояний между трещинами и швами в старом покрытии; устройство асфальтобетонных и асфальтогранулобе-тонных вставок (врезок); устройство свободных (скользящих) контактов между новым и старым покрытием в зонах трещин и швов; разделка трещин и швов в старом покрытии с устройством скосов под углом 30-45°; армирование асфальтобетонных слоев усиления в трещиноопасных зонах.

Наибольший эффект может быть достигнут при комплексном применении различных решений.

5. Проведённая опытно-пронзводственная проверка результатов выполненных теоретических и экспериментальных исследований подтвердила эффективность разработанных на их основе конструктивно-технологических решений по снижению отражённого трещинообразования в асфальтобетонных слоях усиления.

6. Применение рекомендуемых мероприятий может обеспечить по предварительным оценкам продление времени проявления отраженных трещин до 1,5-2 раза с соответствующим продлением межремонтных сроков и снижением затрат на эксплуатацию.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кретов В.А., Краснопёрое А.Р., Смолин В,И. Рекомендации по строительству технологических дорог Западно-Сибирского нефтяного комплекса с применением плит нз высокопрочного цементогрунта - М, Росдорнии, 1994. -34 с.

2. Кретов В.А., Смолин В.И., Красноперое А.Р. Технические условия «Плиты цементогрунтовые для оснований дорожных одежд технологических дорог Западно-Сибирского нефтяного комплекса» - М., Росдорнии, 1994. - 14 с.

3. Кретов В.А., Казарновский В.Д., Красноперое А.Р., Смолин В.И. -Методические рекомендации по оценке температурной трещиностойкости асфальтобетонных покрытий на сборных основаниях.- М., Росдорнии, 1997, - 19 с.

4. Кретов В.А., Красноперое А.Р. Трещиностойкие конструкции дорожных одежд: Сборник докладов 1 -й международной научно-практической конференции //Современные проблемы дорожно-транспортного комплекса.// - Ростов-на-Дону, РГСУ, 1998. - С. 117 - 120.

5. Кретов В.А., Лаврухин В.П., Красноперое А.Р. Исследование влияния каучуков на усталостные характеристики дорожных одежд: В сб. научных трудов ТГНТУ. - Тюмень, 1999. - С. 141 -144.

6. Красноперое А.Р., Кретов В.А. Методы повышения трещиностойкости асфальтобетонных покрытий, применяемых при реконструкции н усилении подъездных путей к трубопроводам Западной Сибири: В сб. // Проблемы строительства и ремонта промысловых и магистральных трубопроводов.// - Тюмень: ТюмГНГУ, 1999.-С. 27-31.

7. Кретов В.А., Краснопёрое А.Р. Конструкции дорожных одежд технологических дорог Западно-Сибирского нефтяного комплекса: В сб. научных трудов ТГНТУ. - Тюмень, 1999. - С. 148 - 152.

8. Кретов В.А., Казарновский В.Д., Красноперое А.Р.- Теоретические основы количественной оценки трещиностойкости жесткой конструкции дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием,- М., Информавтодор. - 1999. -Сб. № 5.

9. Кретов В.А., Гладков В.Ю., Медведев Н.С., Красноперое А.Р.- Использование метода фотоупругости, для оценки напряженно деформированного состояния покрытия над стыками трещнновато-блочного основания.- // Труды Росдорнии». Вып.Ю.-М., 2000.