17 Износ дорожного покрытия
Прочность дорожной одежды и ее транспортно-эксплуатационное состояние тесно связаны с износом покрытия. Вот почему в процессе контроля технического состояния дорожных одежд часто прибегают к измерению фактической толщины дорожного покрытия, определению его износа.
Износ — процесс уменьшения толщины покрытия в результате потери материала под действием движения транспортных средств и природных факторов.
Износ цементобетонных, асфальтобетонных и других монолитных покрытий (в долях миллиметра) измеряют при помощи реперов и износомера (рис).
Прибор для змерения износа покрытия конструкции: 1 — индикатор; 2 — компас; 3 — опорная площадка с тремя ножками; 4 — место для пробки; 5 — металлический стаканчик — репер
При этом способе измерения в покрытие предварительно закладывают реперы — стаканчики из латуни. Дно стаканчика служит поверхностью, от которой выполняют отсчеты при определенном для данного репера положении стрелки компаса. Во избежание засорения стаканчик закрывают резиновыми пробками. Износ покрытия определяют как разность значений замеров — предыдущего и проведенного в данный момент.
Износ устанавливают также с помощью пластин (марок) трапецеидальной формы из известняка или мягкого металла, заделываемых в покрытие и истирающихся совместно с ним. Полуразность между длиной ребра пластины L1 на поверхности покрытия, измеренной после истирания, и первоначальной длиной L и характеризует износ (рис. 3.19). Истирание покрытия за данный отрезок времени определяется по формуле
Нп=Н-Н0,
где Н — первоначальная толщина; Н0 — оставшаяся толщина покрытия.
Марка из известняка для измерения износа: а — разрез; б — план; в — схема для расчета износа
Для измерения толщины слоев в слоистых полупространствах могут быть использованы электрические и лазерные приборы.
18 Физическая сущность шероховатости
Шероховатость поверхности покрытия является качественной характеристикой его состояния и представляет собой отклонение покрытия дорожной одежды от истинно плоской поверхности в пределах диапазона длин волн до 500 мм и амплитуды между пиками до 50 мм. Шероховатость подразделяется на микро-, макро- и мегатекстуру.
Микротекстура покрытия является профильной характеристикой шероховатости, при которой поверхность ощущается на ощупь более-менее шероховатой, но шероховатость обычно слишком мала для зрительного восприятия. Это относится к свойствам поверхности (остроконечность и шероховатость) одиночной щебенки или других частиц поверхности, непосредственно контактирующих с шинами. Микротекстура определяется как отклонение покрытия дорожной одежды от истинно плоской поверхности в пределах диапазона длин волн менее 0,5 мм и амплитуды 0,001...0,5 мм.
Адгезия высокочувствительна к микротекстуре. И микротекстура действует на трение положительно, т.е. более высокая степень шероховатости означает более высокий уровень трения. На сухой дороге в общем и целом доминирует эффект адгезии — это означает, что основной определяющей поверхность характеристикой является микротекстура.
Макротекстура покрытия является профильной характеристикой шероховатости покрытия с длиной волн того же порядка, что и размер контакта элементов протектора шины на месте соприкосновения шины с дорогой, и представляет собой неровности поверхности дорожного покрытия, сформированные частицами каменного материала. Покрытие проектируется с некоторой макротекстурой для обеспечения оттока воды на месте контакта шины с дорогой. Требуемую величину макротекстуры получают путем подбора соотношения заполнителя и вяжущего для верхнего слоя покрытия или определенной технологией обработки поверхности покрытия. Макротекстура определяется как отклонение покрытия дорожной одежды от истинно плоской поверхности в пределах диапазона длин волн 0,5...50 мм и амплитуды 0,1...20 мм.
На мокрой дороге макротекстура формирует каналы и свободные пространства для отвода воды, где вода может оставаться, не мешая адгезии. На низкой скорости движения достаточно времени для выталкивания воды из областей сцепления шины с дорогой, независимо от макротекстуры, и в таких случаях этот показатель не так важен. Однако на высокой скорости движения времени для выталкивания воды из областей сцепления шины с дорогой недостаточно, поэтому макротекстура должна быть «глубокой» для отвода избыточной воды, препятствующей сцеплению шины с дорогой. Из этого следует, что чем выше скорость, тем больше должно быть значение макротекстуры.
Если макротекстура не обеспечивает водоотвод, дорога может стать очень опасной для высокоскоростного движения в условиях мокрой погоды.
Однако в целом для обеспечения минимального сопротивления качению шероховатость должна быть на низком уровне.
Мегатекстура покрытия также является профильной характеристикой шероховатости покрытия с длиной волн того же порядка, что и размер контакта шины с дорогой. Часто существует в виде выбоин или «волнистости». Мегатекстура обладает сцепными свойствами, аналогичными таковым макротекстуры.
На сопротивление качению, а следовательно, и на потребление топлива и выбросы выхлопных газов транспортным средством влияет шероховатость более длинных волн, чем те, которые оказывают влияние на трение. Когда шероховатость выходит на высокий уровень мегатекстуры, сопротивление качению также повышается и обладает приблизительно 10% -ным влиянием на потребление топлива.
Мегатекстура отрицательно влияет на шум (внешний и внутренний).
Шероховатость дорожного покрытия является как желательным, так и нежелательным
Расчетной характеристикой шероховатости является вычисленная глубина текстуры
ЕТD = 0,2 + 0,8МРD,
где MPD — средняя глубина профиля, мм.