Толщина асфальтового покрытия дорог и ее исследования

Известно, что толщина асфальтового покрытия дорог может корректироваться использованием специального высокополимер-модифицированного вяжущего компонента. Именно это вещество позволяет сделать слой асфальта меньшей толщины. При этом сохраняются все показатели и характеристики сравнительно с обычным составом покрытия. Даже плотное движение не будет влиять на качественные показатели такого асфальта.

Научные исследования в открытии нового асфальта

Такие выводы были сделаны после проведения специальных испытаний. Органом, на который ложилась ответственность за правильность и соответствие результата, стал национальный центр асфальтовых технологий (NCAT).

Многоэтапная экспертиза асфальтового покрытия состояла из нескольких циклов. В городе Опелика, который находится в американском штате Алабама, был проведен четвертый цикл исследований. На специальном полигоне работники NCAT три года вели пристальное изучение.

В 2012 году поступили первые положительные результаты. Оказалось, что опытный образец асфальта, который укладывался с использованием высокополимер-модифицированного вяжущего компонента (ВПМС), имеет глубину колеи на треть меньше, чем обычный контрольный отрезок. При этом толщина асфальта контрольного покрытия на 18% больше.

Оба отрезка имели одинаковые покрытия, изготовленные по технологии Superpave. В конце февраля 2012 года в отеле университета Оберн состоялась конференция, на которой были представлены результаты кропотливых исследований.

Трасса, на которой проходили испытания, была построена в 2000 году. Трек эллипсоидной формы имеет протяженность 2,7 км. Подобная трасса предназначена для ускоренного испытания покрытий. Примерно 2 года эксплуатации контрольного образца эквивалентны всему сроку службы покрытия.

Измерения и замеры

Во время исследований проводятся измерения, регистрация и анализ реакции образцов на критические нагрузки. Результатом такой работы становится новое экономичное и эффективное дорожное полотно. Инженеры стараются, чтобы толщина асфальтового покрытия дорог была оптимальной.

Максимальное уменьшение толщины асфальта поможет сократить расходы и время укладки. Однако качество должно соответствовать общепринятым стандартам.

В проведении исследований участвуют спонсорские силы. Среди них можно выделить Федеральную администрацию автодорог (FHWA), департамент транспорта штатов и различные частные компании. Всем им предоставляют участки трассы на испытание смесей для дорожных покрытий. Все финансовые затраты на строительство, исследования и эксплуатацию падают на плечи агентства и частных компаний.

Последний цикл исследований сосредоточился на структурных и поверхностных показателях покрытия. Были реконструированы или восстановлены 17 участков трассы. Всего трек насчитывает 46 участков для исследования. На участке №7 было уложено покрытие на основе ВПМС. Технологию такого асфальта разработала компания Kraton Performance Polymers.

Эта же компания и стала спонсором данного участка трассы. Один цикл исследований проводится в течение трех лет. За это время происходит подготовка участка, моделирование требуемого потока грузового транспорта, анализ и обработка полученных данных. Инженеры планируют запустить пятый цикл исследований. Для этого будут демонтированы ненужные участки трассы и построены новые.

Начало этого цикла было запланировано на август 2012 года. Моделирование экстремальной нагрузки происходит по следующему алгоритму: на секцию трассы оказывают влияние 10 млн. циклов по 8,2 тонны эквивалентной осевой нагрузки в течение 2 лет. Грузовики колесят по треку в две смены. 70-тонные махины непрерывно испытывают дорожное полотно ежедневно с 5.00 до 23.00. В одной смене трудятся пять грузовиков, каждый из которых проезжает 1100 км в день.

Инженеры устанавливают термисторы на различных уровнях асфальта, которые имеют связь с метеостанцией на объекте. Полученные данные позволяют более точно оценить условия эксплуатации индивидуально для каждого участка. Реакция покрытия на нагрузку измеряется тензодатчиками и датчиками давления.

Эти приборы имеют свою стандартную глубину установки. Всю трассу охватывает беспроводная сеть. По ней важная информация быстро и без потерь направляется на главный сервер.

Существует еженедельная проверка, которую проводит NCAT, используя инерционный профилограф с двойным лазерным измерителем колеи. В ходе этого мероприятия получают такие данные: макроструктура правого колесного пути, грубость обоих колесных путей, колея каждого колеса на всех опытных отрезках.

Сопутствующие исследовнания

Делают и другие исследовательские процедуры – неразрушающие плотностные и профильные разрезы. Также еженедельно проводят ударные эксперименты, используя:

• падающий груз,
• дефлектометр,
• счетные приборы.

На их основе составляют карты растрескивания покрытия. Один раз в месяц опытные участки претерпевают фрикционные испытания. Здесь на арену выходит полноразмерный регистратор трения. А вот проверка на целостность и проницаемость – это ежеквартальная процедура.

Один раз в квартал также берут пробы для вычисления уплотнения каждого слоя покрытия. Инженеры NCAT запасаются внушительной дозой смеси еще на заводе во время строительства опытного участка. Потом эти запасы используют для изготовления опытных лабораторных образцов.

Смесь для базового слоя изучают на противофазную и усталостную нагрузку. По субстанции для верхнего слоя определяют динамический модуль, текучесть, устойчивость к необратимой деформации. Все подобные замеры помогают вычислить предрасположенность смеси к растрескиванию.

Полная реконструкция требуемых 17 участков была завершена в августе 2009 года. Работами занимался подрядчик, который победил в конкурсе. Шесть участков были отведены структурным испытаниям. Здесь и был представлен участок компании Kraton с новой технологией Superpave. Покрытие на этом опытном отсеке было изготовлено с применением ВПМС, а толщина слоя составила 140 мм.

Фото: Асфальт на дорогах