Влияние шероховатости щебёночно-мастичного асфальтобетона на сцепные качества покрытия
Н. В. БОРИСЮК, к. т. н., проф. МАДИ;
Я. В. ГОЛАНОВ, магистр МАДИ
ДОРОЖНОЕ ПОКРЫТИЕ В СУХОМ И ЧИСТОМ СОСТОЯНИИ ОБЛАДАЕТ ВЫСОКИМИ СЦЕПНЫМИ КАЧЕСТВАМИ. ИХ, В СВОЮ ОЧЕРЕДЬ, ОБЕСПЕЧИВАЕТ ШЕРОХОВАТОСТЬ, КОТОРАЯ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКУЮ СОВОКУПНОСТЬ НЕРОВНОСТЕЙ. СЦЕПНЫЕ КАЧЕСТВА ПОКРЫТИЙ ИГРАЮТ ВАЖНУЮ РОЛЬ В ОБЕСПЕЧЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ, КОМФОРТНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ.
Дорожные покрытия условно можно разделить на гладкие и шероховатые. При увлажнении на гладких покрытиях (с глубиной впадин менее 1 мм) и шероховатых (от 1 до 3 мм) сцепные качества резко снижаются.
Проведено множество исследований, направленных на влияние шероховатости на сцепные качества. Практический интерес представляют разные типы асфальтобетонных покрытий с практически одинаковой шероховатостью, но с разной величиной сцепных качеств.
Сцепные качества покрытия обеспечиваются:
- адгезионной оставляющей — воздействием на молекулярном уровне контактирующих дорожного покрытия и шины колеса автомобиля;
- деформационной составляющей, которая формируется за счет вдавливания протектора шины в шероховатую поверхность покрытия; при этом доля деформационной составляющей значительно выше адгезионной.
Основные факторы, влияющие на шероховатость асфальтобетонного покрытия, — щебень и разброс его фракций. Крупнозернистый асфальтобетон по сравнению с нешероховатым (гладким) обладает большей шероховатостью.
В классификации покрытий по шероховатости согласно ОДМ 218.3.054-2015 в основу положен показатель средних глубин впадин (табл. 1).
В то же время следует отметить, что если шероховатость — геометрическая характеристика покрытий, то их сцепные качества определяются физической величиной, коэффициентом сцепления. И, как правило, он же является не последним фактором, влияющим на дорожно-транспортные происшествия и их последствия. Каждое ДТП в той или иной степени связано со сцепными характеристиками покрытия и шины.
Основные типы шероховатых слоев в зависимости от типа асфальтобетона представлены в табл. 2.
Влияние шероховатости на величину сцепных качеств покрытия отмечается во многих нормативных документах. В них указаны и допустимые коэффициент сцепления и глубина впадин шероховатости (табл. 3). ГОСТ 58406.12020, рассматривая весь диапазон щебеночно-мастичных смесей (ЩМА-11, ЩМА-16, ЩМА-22), не касается их эксплуатационных характеристик, глубины впадин, коэффициента сцепления. В связи с этим было проведено исследование по соответствию разных типов ЩМА параметрам шероховатости и величине коэффициента сцепления согласно ОДМ 218 3.054-2019 (табл. 4).
Общепринятая в практике дорожного строительства оценка характеризовалась значением средней глубины впадин (hcp) по методу «песчаного пятна». Измерение коэффициента сцепления производилось прибором ПКРС в соответствии с ГОСТ 30413.
Показатели ЩМА подчиняются нормальному закону распределения, глубина впадин шероховатости находится в пределах от 0,7–1,8 мм и в среднем составляет 1,2 мм со стандартными отклонениями 0,19 мм. При этом водонасыщение асфальтобетона не превышает 0,5–3,5% и составляет в среднем 1,9%.
Средняя глубина впадин шероховатости на участке покрытия из смеси типа А, приготовленная на щебне фракции 5–15 мм, составила 0,63 мм.
Шероховатость покрытия из асфальтобетонной смеси А-16 повысилась примерно на 0,3 мм при увеличении крупности щебня до 20 мм.
При использовании щебеночно-мастичного асфальтобетона шероховатость покрытия увеличивается примерно в 1,8 раза по сравнению с покрытием из асфальтобетона типа А.
Шероховатость покрытий из асфальтобетонов разных типов и гранулометрии может значительно отличаться даже при схожих показателях пористости и водонасыщения.
Для оценки характеристик покрытия применялся метод «песчаного пятна».
По результатам исследований сцепных качеств щебеночно-мастичных асфальтобетонных покрытий прибором «ППК-МАДИ ВНИИБД» и величин шероховатости методом «песчаного пятна» выявлена определенная закономерность — увеличение глубины впадин асфальтобетонного покрытия влияет на повышение его сцепных качеств (коэффициент сцепления).
Измерения коэффициента сцепления на контрольных участках показали, что он соответствует нормативным требованиям для асфальтобетонных смесей ЩМА-11, ЩМА-16, ЩМА-22. Отмечается увеличение продольного коэффициента сцепления при этом с 0,65 до 0,70. Пористость и глубина колеи также находятся в пределах норм.