книги / Техническое нормирование макрошероховатости дорожных покрытий автомобильных и лесовозных дорог
..pdfбования на оценку «отлично» могут оказаться недостижимыми. Требования к коэффициенту сцепления так же, как по ВСН 38-90 [11], направлены на обеспечение безопасности движения транспортных средств. Они достигаются прочностью каменного материала, отсутствием «лещадки», формой зерен, расходом битума.
Параметр «коэффициент приживаемости» характеризует качество работ. Через него оценивается адгезия между щебнем и битумом, качество очистки поверхности покрытия. Параметр «однородность поверхности» характеризует качество работ: наличие «пропусков» и «потеющих мест».
Таким образом, в отличие от ВСН 38-90, в инструкции ВСН 31-8 достаточно полно сформулированы требования к качеству работ.
Во Франции по параметрам «приживаемость» и «однородность поверхности» на готовых участках шероховатой поверхностной обработки качество оценивается по допустимым значениям показателей:
–шероховатости, определяемой методом «песчаное пятно»;
–оценке внешних дефектов, определяемых с помощью рамки. Согласно норме Франции NF Р 98-160 измерение шероховатости
осуществляют методом «песчаное пятно», а по NF Р 98-216-1 измерение осуществляется в следующей последовательности [177, 178]. На участке с устроенной ШПО из мерного цилиндра высыпают известный объем песка. Разравнивают по поверхности штампом и замеряют полученные диаметры линейкой.
По полученным данным вычисляют значение шероховатости по формуле
Нsv = 31831/d2, |
(1.6) |
где HSV – значение шероховатости, мм; d – среднее значение диаметра песчаного пятна, мм.
На участке протяженностью 500 м выполняют 5 измерений и вычисляется среднее значение.
Оценку внешних дефектов, наличие «выкрашивания», «залысин», «выпотевания», «гребенки» и др., по норме Франции ХР Р 98-277-1, осуществляют с помощью рамки.
Общую площадь дефектов на участке определяют по формуле
Sд = 0,5(Sвыкр + Sгр) + Sвып + Sзал, |
(1.7) |
61
где Sд – общая площадь дефектов на участке, м2; Sвыкр – общая площадь выкрашивания на участке, м2; Sгр – общая площадь гребенки на участке, м2; Sвып – общая площадь выпотевания на участке, м2; Sзал – общая площадь залысин и других дефектов на участке, м2.
Оценка внешних дефектов на участке определяется по формуле
V = (Sд /Sу)100, |
(1.8) |
где V – оценка внешних дефектов на участке, %; Sд – общая площадь дефектов на участке, м2; Sу – общая площадь участка на котором производилось измерение, м2.
Таким образом, во Франции оценивают значение макрошероховатости по методу «песчаного пятна», обеспечивающее требования к сцеплению поверхности с колесом автомобиля, также безопасность движения. Оценка по наличию внешних дефектов: выкрашивание, залысины, гребенка, выпотевание и другим, в целом аналогична казахстанскому методу (кроме гребенки).
Допускаемые требования в процентах от площади дифференцированы по интенсивности движения грузовых автомобилей.
Французская методика оценки внешних дефектов более совершенна, чем казахстанский метод оценки качества обработки по приживаемости и российский метод определения равномерности распределения щебня по поверхности покрытия.
Французская методика включает определение площади дефектов, которые влияют на состояние ШПО. Методика проста и доступна. Проведен сопоставительный анализ требований к качеству ШПО, применяемых в России, Казахстане и Франции.
В России, Казахстане и Франции при приемке устроенной и эксплуатируемой шероховатой поверхностной обработки оценивают шероховатость поверхности прибором ПКРС-2У либо методом «песчаное пятно».
Требования в разных странам и нормативных документах различаются. Для условий России коэффициент сцепления нормирован в СНиП 2.05.02–85. Автомобильные дороги и в ВСН 38-90 в течение срока эксплуатации. Причем в последних не содержатся требования по коэффициенту сцепления на стадии приемки устроенной ШПО.
Принципиальные различия в величине требований и отсутствие требований по коэффициенту сцепления к сдаваемой ШПО делают необходимой в дальнейшем постановку НИР по обоснованию требований
62
к коэффициенту сцепления устроенной ШПО для всех стадий эксплуатации шероховатой поверхностной обработки.
Требования к качеству работ, характеризуемых наличием дефектов: выкрашивание, залысины, гребенка, выпотевание и других, в ВСН 38-90 отсутствуют. В то же время эти дефекты часты, срок службы ШПО в России в два раза ниже, чем во Франции. Следовательно, их необходимо контролировать. Сопоставление требований, характеризующих качество работ, в рассматриваемых странах приведено в табл. 1.8.
Данные таблицы показывают, что требования к устройству ШПО в Казахстане на «отлично» (параметры 2+3+4) соответствуют требованиям Франции. Можно предварительно сделать вывод, что требования Франции по внешним дефектам достаточно жесткие, но достижимые.
Таблица 1.8
Сопоставление требований, характеризующих качество работ в рассматриваемых странах
Параметры |
Россия |
Казахстан |
Франция |
|
|
(ВСН 38-90) |
(ВСН З1-83) |
||
|
|
|||
1. Коэффициент |
|
|
|
|
вариации равно- |
«Отлично» – 0,15 |
Не оценивается |
Не оцени- |
|
мерности распре- |
вается |
|||
деления |
|
|
|
|
2. Коэффициент |
|
Не ниже 0,95 – «отлично»; |
|
|
приживаемости |
Не оценивается |
не ниже 0,85 – «хорошо»; |
Не оцени- |
|
|
не ниже 0,75 – |
вается |
||
|
|
«удовлетворительно» |
|
|
3. Пропуски |
|
Отсутствуют – «отлично»; |
|
|
в виде полос |
|
не более 1% площади – |
Не оцени- |
|
шириной >10 см |
Не оценивается |
«хорошо»; |
||
вается |
||||
|
|
более 1% – |
||
|
|
|
||
|
|
«удовле-творительно» |
|
|
4. Потеющие |
Для дороги |
Отсутствуют – «отлично»; |
|
|
места |
II категории: |
не более 0,2 % площади – |
Не оцени- |
|
|
допустимый – 1 %; |
«хорошо»; |
вается |
|
|
средний – 0,7 %; |
более 0,2 % – |
||
|
|
|||
|
высокий – 0,5 % |
«удовлетворительно» |
|
|
5. Внешние де- |
|
«Отлично» – ≤ 5 %; |
|
|
фекты: выкраши- |
|
«хорошо» – ≤ 15,2 %; |
|
|
вание, залысины, |
Не оценивается |
«удовлетворительно» – |
≤ 5 % |
|
гребенка, выпоте- |
|
≤ 26,2 % |
|
|
вание |
|
|
|
63
1.7. Критический анализ современных зарубежных положений по проектированию дорожных покрытий
смакрошероховатой поверхностью
Впроцессе исследований проведен аналитический обзор существующей зарубежной нормативно-технической литературы по проектированию и устройству макрошероховатых дорожных покрытий [18, 28, 63, 72, 88, 118, 123, 126–128, 162–165, 170–175, 183–186, 188, 194, 195].
Установлено, что акцент делается на проектировании гранулометрического состава, объемных методов измерения макрошероховатости, а также на анализе геометрических показателей макрошероховатости на основе методов случайной обработки сигналов, в том числе на основе гармонического анализа (метод Superpave).
Проведен подробный анализ нормативного документа Федеративной Республики Германия по дополнительным техническим условиям договора и положений по строительству дорожной одежды с асфальтобетонными покрытиями проезжих частей [196]. В нем установлено, что для сплошных асфальтобетонных покрытий степень уплотнения асфальтобетонных верхних и несущих слоев из асфальтобетонной смеси не должна быть меньше 99,0 %.
При проверке сцепления асфальтобетонных слоев максимальная величина усилия сдвига между двумя слоями асфальтобетона не должна быть меньше следующих значений:
– между верхним и нижним слоями покрытия 15,0 кН,
– между остальными слоями 12,0 кН.
Испытание проводится факультативно при толщине уложенного слоя меньше 2,5 см и для верхних слоев асфальтобетонного покрытия из пористого асфальтобетона [3]. Поверхность несущего слоя из асфальтобетонной смеси не должен отклоняться от заданной высоты более чем на ±1,0 см.
Отклонения от требуемого поперечного уклона поверхности дорожного покрытия не должны составлять более ±0,4 %. На криволинейных участках проезжей части с интенсивным движением и продольным уклоном менее 0,5 % предусмотренный поперечный уклон
вместах, где его величина менее 1,5 %, не должна отклоняться от нижнего предела более чем на 0,2 % [3].
64
При механизированном способе укладки асфальтобетонной смеси на транспортных путях классов SV, I–VI неровности поверхности на замерном участке 4 м в продольном и поперечном направлениях не должны превышатьпредельные значенияровности, приведенные втабл. 1.9.
Tаблица 1.9
Предельные значения неровности при механизированном способе укладки асфальтобетона* (выборочно)
Вид |
Неровности в мм на замерном участке длиной 4 м |
|||
подстилающего слоя |
Несущие слои из |
Нижние слои |
Верхний слой |
|
|
асфальтобетонной |
асфальто- |
асфальто- |
|
|
смеси и однослой- |
бетонных по- |
бетонных по- |
|
|
ные бетонные по- |
крытий |
крытий |
|
|
крытия |
|
|
|
Подстилающий слой без |
≤ 10 |
≤ 10 |
– |
|
вяжущего вещества |
– |
|||
|
|
|||
Подстилающий слой |
|
|
|
|
с использованием вя- |
|
|
≤ 6 |
|
жущего вещества с воз- |
≤ 10 |
≤ 6 |
||
– |
||||
можной неровностью |
|
|
||
|
|
|
||
свыше 6 мм |
|
|
|
|
Подстилающий слой из |
|
|
|
|
асфальтобетона с неров- |
– |
– |
≤ 4 (≤ 3) |
|
ностью не более 6 мм |
|
|
|
* Для других случаев см. DIN 18317, подразд. 3.3.1.5 и 3.3.2.3.
Неровности поверхности, которые находятся в допустимых пределах, должны проявляться только с плавным переходом, а не на коротких участках [3]. До истечения срока давности предъявления претензий по качеству работ для неровности поверхности верхнего слоя асфальтобетонного покрытия на участке длиной 4,0 м в поперечном направлении устанавливается значение 7,0 мм. Превышение этого значения еще не доказывает наличия дефекта. В этом случае заказчик должен проверить, имеет ли место дефект и обязан ли подрядчик устранить его.
На участках с медленным движением могут быть предусмотрены большие допуски для ровности в продольном и поперечном направлениях не более 10 мм. Шероховатость готовой поверхности верхнего слоя асфальтобетонного покрытия на дорогах классов SV и I–VI при измерении боковых сил (SKM) не должна отклоняться от следующих пределов для отдельногозначениястометровогоучасткаболеечем на 0,03 [168]:
65
–при 80 км/ч µSKM = 0,46;
–при 60 км/ч µSKM = 0,51;
–при 40 км/ч µSKM = 0,56.
До истечения срока давности предъявления претензий по качеству устанавливаются следующие значения:
–при 80 км/ч µSKM = 0,4;
–при 60 км/ч µSKM = 0,45;
–при 40 км/ч µSKM = 0,49.
Меньшие показатели до истечения срока давности предъявления претензий по качеству не является доказательством наличия дефекта. В этом случае заказчик должен проверить, действительно ли имеет место дефект и обязан ли подрядчик устранить его.
Измеряемая скорость для измерения боковых сил (SKM) в зависи-
мости от местных условий может быть выбрана в пределах 40, 60 или 80 км/ч и должна быть указана в спецификации работ.
Шероховатость дорожных покрытий определяются по стандарту SN 640 511b, по которому проводятся испытания по тесту «маятник» SN 640 511-4a и время водоотвода по стандарту SN 640 511-3.
Если значение по маятнику меньше нормативного или время водоотвода больше нормативного, то необходима проверка с помощью скиддометра.
Шероховатость как способность дорожного полотна принимать горизонтальные силы (силы торможения, тяги, боковые силы) определяется по табл. 1.10.
|
|
|
|
|
Таблица 1.10 |
|
|
Определение параметров шероховатости |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Если значение по маятнику меньше |
Ориентировочные показатели |
|||||
нормативного или время водоотвода |
|
скиддометра |
|
|||
больше нормативного, то необходима |
|
|
|
|
||
проверка с помощью скиддометра |
|
|
|
|
||
Максималь- |
Значение |
Время, с |
Максимальная |
Скорость |
µ-значение |
|
ная скорость, |
по маят- |
|
скорость, км/ч |
измерения, |
(блокиро- |
|
км/ч |
нику |
|
|
|
км/ч |
ванное |
|
|
|
|
|
|
колесо) |
V ≤ 60 |
≥ 65 |
≤ 150 |
V ≤ 60 |
|
40 |
0,48 |
60 < V ≤ 100 |
≥ 65 |
≤ 100 |
60 < V ≤ 100 |
|
60 |
0,39 |
V > 100 |
≥ 65 |
≤< 50 |
V > 100 |
|
80 |
0,32 |
66
Измерение согласно тесту «маятник» проводится согласно стан-
дарту SN 640 511-4a.
Принцип действия заключается в использовании маятника с гладким покрытием, скользящего по поверхности дорожного покрытия с постепенно уменьшающейся из-за трения амплитудой; высота подъема является мерой определения шероховатости. Измерение: температура более 1 °C; менее 40 °C; без ливня; без порывистого ветра; уклон не более 6 %
Количество испытаний: на 1,0 км автомобильной дороги не менее трех измерительных участков, где наиболее сильная загруженность; на измерительный участок устанавливается пять точек замера в полосе наката с расстоянием между ними 10 м. Вычисляется среднее из пяти измерений.
Также используется прибор для измерения водоотвода (SN 640 511-3), для которого время, требуемое для определенного количества воды, чтобы просочиться между резиновым кольцом и дорожной поверхностью, дает ориентир для величины водоотвода между дорогой и шинами (измерение горизонтального отвода воды в верхних слоях покрытия).
Измерение проводится для средней глубины шероховатости не более 0,4 мм при отсутствии сильного ветра; уклон не более 10 %. Длина пробного поля 25 м; расстояние между пробными полями 300–500 м. Вычисляется среднее из десяти измерений на расстоянии 2,5 м друг от друга
Принцип действия скиддометра: блокированное, прямолинейное «пятое колесо» транспортируется на скорости 40, 60 или 80 км/ч; соотношение измеренной силы к весу колеса дает коэффициент трения µ.
Измерение проводится при температуре не менее 10 °C и не более 30 °C, дорожное покрытие должно быть чистым.
На участке измерения длиной 250 м проводится не менее четырех замеров. Вычисляется среднее из отдельных замеров.
SCRIM – прибор для определения боковых сил, аналогичен скиддометру, но с наклонным колесом. Скиддометр заменяется европейским методом измерения.
Следует учитывать временное изменение шероховатости под влиянием погодных условий и движения. Ориентировочные показатели не действительны для свежеуложенных покрытий.
67
Шероховатость зависит не только от микро- и макротекстуры дорожного покрытия. При скольжении, наряду с шероховатостью, имеют значение скорость, характер движения, состояние транспортного средства и шин, погодные условия, загрязнение и увлажнение дорожного покрытия.
Контроль качества при проектировании смеси слоя износа дорожного покрытия согласно стандартам ФРГ осуществляется следующим образом.
Нормирование компонентов смеси при проектных приемочных испытаниях должно быть в указанных пределах.
Окончательное нормирование и проект смеси должны быть определены при согласовании с заказчиком. Могут возникнуть отклонения по следующим пределам (табл. 1.11):
Должна быть определена кривая гранулометрического состава, она всегда должна быть в указанных пределах. Обычно нужно проверить несколько кривых гранулометрического состава для определения оптимального состава смеси. Вариативность вяжущего должна изменяться в пределах 0,3 %.
|
|
Таблица 1.11 |
|
Проект смесей |
|
|
|
|
Параметр |
|
Требование |
Размер сита (мм) |
|
%, м (пропускание по весу) |
20 |
|
100 |
15 |
|
95–100 |
10 |
|
71–75 |
5 |
|
42–47 |
2,5 |
|
31–35 |
0,125 |
|
8–12 |
0,071 |
|
5–7 |
Содержание вяжущего |
% м |
5,6–6,6 |
Доля пустот |
% об. |
3,0–3,5 |
VFB ( пустоты с вяжущим) |
% |
75–80 |
Стабильность |
кН |
≥8 |
Подвижность |
мм |
2–4 |
Определенные технологические параметры асфальтобетона (стабильность Маршалла, подвижность Маршалла, доля пустот, пустоты в минеральном заполнителе, пустоты со связующим составом и объем-
68
ная плотность) должны быть графически показаны в зависимости от содержания вяжущего.
Проектныеприемочные испытаниядолжнывключать, какминимум:
– данные о смешивающей установке;
– данные о заводах, поставляющих минеральные компоненты
ивяжущие;
–свойства вяжущего;
–свидетельства о типовом испытании для различных компонентов;
–гранулометрический состав различных компонентов и смесей;
–проект и свойства смеси с различным содержанием вяжущего
±10 %.
Для этого требуется четыре образца Маршалла для формирования для каждого из четырех (не менее) тестов содержания вяжущего (всего шестнадцать) и для испытания относительно следующих параметров:
–объемная плотность, доля пустоты, пустоты в минеральном заполнителе и пустоты со связующим материалом;
–стабильность Маршалла и подвижность Маршалла как среднее двух образцов Маршалла;
–стабильность Маршалла после погружения в воду.
До предоставления и утверждения свидетельства на асфальтобетонную смесь проектная смесь должна быть оптимизирована при помощи пробных замесов на смесительных установках поставщика, при этом такие пробные замесы проводятся для каждого содержания вяжущего в асфальтобетонной смеси.
Полученные смеси должны быть проанализированы на предмет гранулометрического состава, содержания вяжущего, объемной плотности, максимальной плотности, содержания пустот и пустот со связующим материалом.
Следующие отклонения отдельных образцов, изученных в ходе проектных приемочных испытаний, не должны быть превышены при проверке на соответствие (табл. 1.12) [196].
Также проведен аналитический обзор современных нормативных документов Республики Беларусь, Европейского союза и США.
В Республике Беларусь действует ДМД 02191.2.024–2009 «Рекомендации по устройству тонких фрикционных износосостойких защитных слоев из горячих асфальтобетонных смесей с применением модифицированных вяжущих».
69
В нем установлены в основном технологические требования и показатели гранулометрического состава минеральных материалов. Статистические требования к геометрии макрошероховатости в нем не раскрыты [25].
Уложенная смесь проверяется отбором кернов. Применимы следующие требования и отклонения (табл. 1.13) [182, 190–193].
Другой нормативный документ Республики Беларусь СТБ EN 12271-2009 «Поверхностный слой износа дорожного покрытия. Требования» идентичен европейскому стандарту EN 12271:2006 «Поверхностный слой износа дорожного покрытия. Требования» [129].
|
|
|
Таблица 1.12 |
Допустимые отклонения |
|
||
|
|
|
|
Параметр |
Допустимые откл. %* |
||
|
|
|
Нижний слой |
|
Слой износа |
Асфальтобе- |
|
|
|
тонный слой |
±0,5 |
Содержание вяжущего |
±0,25 |
±0,4 |
|
Фракции комбинированного за- |
±3,0 |
±4,0 |
±5,0 |
полнителя, просеивание на ситах |
|
|
|
на 5,0; 8,0;10,0; 15,0; 20,0 мм |
|
|
±4,0 |
Фракции комбинированного за- |
±2,0 |
±3,0 |
|
полнителя, просеивание на сите |
|
|
|
на 2,0 мм |
|
|
±4,0 |
Фракции комбинированного за- |
±2,0 |
±3,0 |
|
полнителя, просеивание на ситах |
|
|
|
на 0,7; 0,25; и 0,125 мм |
|
|
±3,0 |
Фракции комбинированного за- |
±1,5 |
±2,0 |
|
полнителя, просеивание на сите |
|
|
|
0,07; |
|
|
Требований |
Содержание пустот образца |
±1,5 |
±2,0 |
|
Маршалла** |
|
|
нет |
Пустоты со связующим материа- |
±3,0 |
Требований нет |
Требований |
лом** |
|
|
нет |
Примечание:* абсолютное в отношении к общему содержанию, справочные значения – это значения свидетельства на асфальтобетон;
** в отношении к значениям свидетельства на асфальтобетон.
Стандарт описывает технические требования, а также способы испытаний для проведения обработки поверхности. В нем учтены положения следующих стандартов ЕС (табл. 1.14) [89, 130, 131, 132–161].
70