Аналіз впливу різноманітних чинників на тріщиноутворення нежорстких дорожніх одягів (стр. 4 из 18)
При старінні матеріалу асфальтобетону під дією води та кисню повітря виявляються три стадії. На першій стадії довгий час наростає міцність, водостійкість, зменшуються деформативні властивості матеріалу. Це відбувається за рахунок зменшення кількості масел, збільшення смол, особливо асфальтенів, підвищення в’язкості та когезії бітуму в результаті його взаємодії з мінеральним матеріалом. На другій стадії старіння знижується водо - і морозостійкість бітумомінерального матеріалу без помітної зміни його міцності. Третя стадія супроводжується різким зниженням міцності матеріалу, підвищенням його водо насичення, набухання та зменшенням водо - і морозостійкості. Це призводить до корозії покриття, посиленого викришування мінеральних часток і утворення вибоїн та руйнувань[4].
Рис. 2.2 Вплив старіння бітуму на довговічність покриття
Умовні позначення:
1 – зміна когезійної міцності бітуму;
2 – зміна міцності покриття;
К, С – точки різкого падіння міцності.
3. Аналіз видів та частості тріщиноутворення в залежності від регіональних умов
Регіональні умови розміщення ділянок автомобільної дороги мають безпосередній вплив на умови експлуатації автомобільних доріг. Взагалі на умови експлуатації великий вплив мають кліматичні умови: перепади температури повітря, кількість опадів які в свою чергу впливають на вибір асфальтобетонної суміші при будівництві автомобільних доріг, виникнення та наявність тріщин на покритті і інших видів деформацій та руйнувань.
Не менш важливе значення на умови експлуатації чинять грунтово-геологічні умови і рельєф місцевості: вид ґрунту земляного полотна, умови зволоження земляного полотна, переломи повздовжнього профілю автомобільної дороги.
Регіональні умови пов’язані з наявністю місцевого будівельного матеріалу який використовується при будівництві шарів дорожнього одягу: мартенівські та доменні шлаки, різновиди кам’яних матеріалів та пісків.
Всі перераховані фактори в тій чи іншій мірі будуть впливати на тенденцію утворення тріщин на дорожніх покриттях.
Для проведення аналізу використовувались дані обстеження автомобільної дороги Київ – Харків - Довжанський, а зокрема її ділянок з 396км по 440км в Харківській області, з 647км по 697км в Донецькій області і з 760км по 810км в Луганській області. Обстеження проводились в 2005 році ходовою дорожньою лабораторією кафедри Будівництва та експлуатації автомобільних доріг Харківського національного автомобільно-дорожнього університету.
Кліматичні особливості та основні види руйнувань у вигляді тріщин на вибраних ділянках дороги приведені нижче:
Харківська область розташована на північному сході України, на вододілі річок систем Дона та Дніпра, у степовій та лісостеповій зонах та відноситься до У-ІІ і У-ІІІ кліматичних зон. Поверхня – хвиляста рівнина, розчленована річними долинами, ярами й балками.
Клімат помірно континентальний. Влітку переважають вітри західних та північно-західних напрямків, а взимку – східних та південно-східних, що зумовлює значне похолодання взимку та різке підвищення температури в літні місяці; жарке літо поєднується зі значними опадами у вигляді злив. Виразною особливістю зими є часті відлиги, викликані переміщенням циклонічних утворень з Атлантики, Середземного або Чорного морів. При цьому мають місце завірюхи та ожеледі. Середньорічна кількість опадів від 457 мм на сході до 536 мм на заході, причому до 50% загальної кількості опадів випадає влітку.
Періоди без опадів, тривалістю до 20 днів, можливі 1-2 рази на рік, до 30 днів – 1 раз на рік, до 40 днів – 1 раз у 2-3 роки.
Зима триває в середньому близько 4 місяців й наступає у другій декаді листопада.
Середня висота снігового покрову – 23 см, а один раз в 20 років складає 50 см. В період завірюх, які відзначаються в середньому на протязі 22 днів, максимальний об’єм снігового приносу складає 200 см3 на погонний метр. Стійкий сніговий покров, в середньому, з’являється 17 грудня й сходить 14 березня. Середня багаторічна глибина промерзання - 105см. Максимальна глибина промерзання оголеного ґрунту - 125см. Наприкінці березня настає потепління. У окремі роки заморозки спостерігаються й наприкінці квітня.
Середньомісячна температура повітря найбільш холодного місяця (січня) -7,30С ,а найбільш теплого (липня) +280С. Абсолютний мінімум -360С, а абсолютний максимум (у липні) +390С.
Середньомісячна швидкість вітрів в зимовий період, маючи переважно східний та південно - східний напрямок - 5м/сек ,а в літній період, маючи переважно західний та північно - західний - 4,4м/сек .
Живлення горизонту здійснюється за рахунок інфільтрації атмосферних опадів, підтока з нижче лежачих водоносних горизонтів та русел річок. В основному, ґрунтовий потік має ухил в бік річок. Глибина рівня ґрунтових вод воліється від 0 до 3-4 м.
Таблиця 3.1- Характеристики погодно-кліматичних факторів
| Місяці | Середньо місячна температура повітря t | Переважні напрямки вітру | Швидкість вітру середньо місячна, м/с | Середньо місячна кількість опадів, мм | Число днів з опадами більше 5мм | Висота снігового покрову, см | Кількість днів з грозами | Число днів з хуртовинами |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| I | -7,4 | Сх | 3,0 | 34 | 2,0 | 15 | 0,04 | 4 |
| II | -7,0 | Сх | 3,2 | 26 | 1,4 | 20 | 0 | 3 |
| III | -1,6 | Сх | 3,0 | 32 | 2,1 | 13 | 0,1 | 2 |
| IV | 7,1 | Сх | 3,0 | 39 | 2,5 | 0 | 0,8 | 0,2 |
| V | 15,0 | Сх | 2,6 | 49 | 3,2 | 0 | 4 | 0 |
| VI | 18,1 | ПнЗх | 2,3 | 69 | 4,6 | 0 | 7 | 0 |
| VII | 20,3 | Зх | 2,1 | 62 | 4,0 | 0 | 7 | 0 |
| VIII | 18,9 | Зх | 2,2 | 55 | 3,3 | 0 | 5 | 0 |
| IX | 13,5 | Зх | 2,3 | 35 | 2,0 | 0 | 1 | 0 |
| X | 7,2 | ПдСх | 2,7 | 43 | 2,7 | 0 | 0,3 | 0,1 |
| XI | 0,4 | ПдСх | 2,9 | 40 | 2,7 | 1 | 0 | 0,3 |
| XII | -5,2 | Сх | 2,9 | 38 | 2,0 | 7 | 0 | 3 |
Харківська область знаходиться за грунтово – геологічними умовами у районах ІІІР.4 (суглинок) і IVP.9 (важкий суглинок, глина). За умовами роботи асфальтобетонів вона знаходиться в районах А-3 (асфальтобетон типу А, Б, Г і бітум марки БНД 60/90, 90/130) на півночі і А-6 (асфальтобетон типу А, Б, Г і бітум БНД 40/60, 60/90) на півдні.
Конструкція дорожніх одягів на всій протяжності автомобільної дороги і міцність показана на лінійному графіку ( лист..)
По результатам обстеження ділянки автомобільної дороги Київ – Харків – Довжанський в Харківській області були одержані наступні результати на кожних 10 кілометрах обраної ділянки в відсотках від довжини, таблиця 3.2.
Таблиця 3.2 – Дані обстеження по Харківській області
| Ділянка дороги Київ – Харків – Довжанський в Харківській області | ||||||||||||
| КМ | Міра ураження ділянки і протяжність в % від довжини | |||||||||||
| Поперечні тріщини | Сітка тріщин | Повздовжні тріщини | Косі тріщини | |||||||||
| Рі-вень 1 | Рі-вень 2 | Рі-вень 3 | Рі-вень 1 | Рі-вень 2 | Рі-вень 3 | Рі-вень 1 | Рі-вень 2 | Рі-вень 3 | Рі-вень 1 | Рі-вень 2 | Рі-вень 3 | |
| 396-406 | 15,5 | 6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10,15 | 3,5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 406-416 | 2,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 7,5 | 2,5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 416-426 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 426-436 | 27 | 4,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 4,5 | 0,3 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 436-446 | 14 | 6 | 0 | 4,5 | 1 | 0 | 26,25 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
По даним обстеження можна зробити наступні висновки, що на даній ділянці автомобільної дороги в Харківській області переважають наступні види ушкоджень – поперечні і повздовжні тріщини усіх 3-х рівнів ураження. Лише на ділянці 436км-446км мають місце руйнування у вигляді сітки тріщин 1-го і 2-го рівнів ураження. Поперечні тріщини могли з’явитись у наслідок старіння асфальтобетону чи використання надто в’язкого бітуму, температурних перепадів, втомленість дорожнього одягу, неякісне ущільнення; повздовжні тріщини - порушення технології укладання асфальтобетону, втомленість дорожнього одягу; сітка тріщин - недостатня несуча здатність дорожнього одягу через недоущільнення або перезволоження хитливих ґрунтів, утома дорожнього одягу, пучиноутворення, крихкість в’яжучого.
Донецька область розташована на Пд. Сх., відноситься до У-ІІІ дорожно-кліматичної зони. Поверхня - переважно хвиляста рівнина (висота до 200 м), розчленована ярами й балками. Північно-східна частина зайнята Донецьким кряжем: до Пд. він переходить у Приазовську височину, що знижується до Азовського моря, обриваючись до нього помітним уступом (до 20 м). Клімат помірно континентальний. Середня температура січня від –7,8°С на Пн. Сх. до –5,4°С на Пд., липня відповідно 20,8°С и 22,8°С. Опадів за рік від 450 мм на Пд. до 500 мм у межах Донецького кряжа. Навесні бувають суховії, влітку посухи , іноді пилові бурі, град , взимку заметілі. Головні ріки: Сіверський Донець, Самара, Вовча, Кальмиус, Грузский Еланчик та ін. Багато річок улітку пересихають. Глибина промерзання 0,95 метра