СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ОБРАЗЦОВ АСФАЛЬТОБЕТОНА К ИЗНОСУ ШИПОВАННЫМИ ШИНАМИ И КОМПЛЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO ASSESS RESISTANCE OF ASPHALTIC CONCRETE SAMPLES TO WEAR WITH STUDDED TYRES AND SET OF EQUIPMENT FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретения предназначены для проведения сравнительных испытаний по оценке устойчивости образцов асфальтобетон к его износу шипованными шинами с целью выбора из них составов, соответствующих установленным требованиям.
Известен способ оценки устойчивости образцов асфальтобетона к их износу шипованными шинами (Европейский стандарт 12697-16, часть 16, «Износ шипованными шинами. Метод А», 2004 г.), в соответствии с которым изготавливают цилиндрический образец испытуемого асфальтобетона установленных размеров и определяют объем образца гидростатическим путем. Затем помещают образец в обойму, жестко закрепленную на штоке, снабженном установленным на массивном основании приводом, позволяющим совершать возвратно-поступательные движения вверх вниз и встряхивать таким образом шток с обоймой. Потом закрепляют обойму в герметичном кожухе, в котором свободно размещают стальные шарики, имитирующие шипы шин, и встряхивают обойму с образцом и вместе с ними кожух с шариками, ударяя при этом шариками по поверхности образца и вызывая его износ. При этом подают при встряхивании в кожух воду с температурой +5°С и отводят ее вместе образовавшимися в результате износа частицами образца. По окончании испытаний вынимают образец, промывают его водой и определяют оставшийся объем образца гидростатическим путем. Устойчивость испытуемого образца асфальтобетона к его износу шипованными шинами оценивают по разнице объемов образца до и после испытаний.
Сравнивают оценки устойчивости образцов различных вариантов составов асфальтобетона к их износу шипованными шинами и выбирают из них покрытия, соответствующие установленным требованиям к износу.
Основными недостатками этого способа является то, что он позволяет моделировать воздействие на асфальтобетон дорожного покрытия только одного из реально действующих факторов, а именно удар шарика по образцу моделирует удар шипа по асфальтобетону при вращении колеса. В то время как в реальности имеет место также истирание асфальтобетона шипами при проскальзывании шипованного колеса с дорожным покрытием. Известна зависимость физико-механических свойств асфальтобетонов от температуры. При положительных температурах асфальтобетоны имеют существенно более высокие вязко-пластические свойства, нежели при отрицательных температурах. Что делает их при положительных температурах менее восприимчивыми к ударным воздействиям. Поэтому проведение испытаний только при положительной температуре не соответствует реальным условиям эксплуатации дорог, особенно в зимний период, когда температура меняется в широком диапазоне, в основном в зоне отрицательных температур, и не позволяет объективно оценить устойчивость асфальтобетона к износу шипами. При этом использование при испытаниях чистой воды не позволяет проводить испытания при отрицательных температурах из-за замерзания воды. Кроме того, использование при испытаниях чистой воды не отражает реальных условий эксплуатации дорог, так как во всем мире для борьбы с оледенением асфальтобетонных покрытий их повсеместно обрабатывают водными растворами противогололедных материалов, которые могут вызывать коррозию асфальтобетона и ослаблять его устойчивость к внешним воздействиям. Кроме того, описанный выше способ включает в себя относительно сложную операцию (встряхивание обоймы с образцом и вместе с ними кожуха с шариками на штоке, совершающим возвратно-поступательные движения вверх-вниз), требующую для ее осуществления специального привода, установленного на массивном основании.
Таким образом, данный способ относительно сложен и не обеспечивает достоверности оценки устойчивости асфальтобетона к его износу шипованными шинами.
Также известен способ определения устойчивости к износу шипованными шинами щебня, предназначенного для приготовления асфальтобетона, и комплект оборудования для его осуществления (стандарт Финляндии PANK-2207, «Испытания щебня в шаровой мельнице», 1995 г.), принимаемый авторами за прототип.
В соответствии со способом-прототипом просеивают щебень через сито с определенными размерами ячеек и отбирают пробу щебня из оставшегося на сите после просеивания щебня. Затем промывают пробу щебня водой, высушивают и взвешивают. После этого помещают пробу щебня в барабан, туда так же загружают стальные шарики, моделирующие шипы шин, и заливают воду, имеющую комнатную температуру. Потом при комнатной температуре вращают барабан, в котором при этом шарики истирают щебень и ударяют по поверхности щебня, вызывая его износ. По окончании испытаний вынимают пробу щебня, промывают его водой, высушивают, просеивают через сито с установленными размерами ячеек и взвешивают этот остаток. Устойчивость испытуемой пробы щебня к его износу шипованными шинами оценивают по разнице массы пробы до испытаний и массы ее остатка на сите.
Сравнивают оценки устойчивости проб различных вариантов щебня к их износу шипованными шинами и выбирают из них щебень, соответствующий установленным требованиям к износу.
Комплект-прототип оборудования для осуществления способа-прототипа включает в себя сита с определенными размерами ячеек для просеивания на нем щебня, а также устройства для промывки пробы, ее просушивания и взвешивания. Кроме того, в комплект входит шаровая мельница, состоящая из полого герметичного барабана, в котором при проведении испытаний размещены проба щебня, стальные шарики, имитирующие шипы шин, и вода, моделирующая жидкость, которая может быть в условиях эксплуатации на покрытии дорог, при этом барабан имеет возможность вращаться от привода, размещенного на основании.
Способ-прототип не содержит сложных операций и не требует для его осуществления сложного и громоздкого оборудования. Поэтому достоинством комплекта-прототипа оборудования для осуществления способа-прототипа являются простота и компактность. Кроме того, он позволяет моделировать такую составляющую износа, как истирание.
Недостатком способа-прототипа является то, что испытаниям подвергается только один из компонентов асфальтобетона, а именно щебень. Кроме того, недостатками этого способа является проведение испытаний только при положительной температуре, что не соответствует реальным условиям эксплуатации асфальтобетонных покрытий дорог. Также использование при испытаниях чистой воды не отражает реальных условий эксплуатации покрытий дорог, так как во всем мире для борьбы с оледенением асфальтобетонных покрытий их повсеместно обрабатывают водными растворами противогололедных материалов.
Недостатком комплекта-прототипа оборудования для осуществления способа-прототипа является его узкофункциональное назначение - комплект оборудования предназначен для определения устойчивости к износу шипованными шинами только щебня. При этом комплект оборудования обеспечивает возможность проведения испытаний только при положительной температуре, что не соответствует реальным условиям эксплуатации покрытий дорог.
В целом способ-прототип и комплект-прототип оборудования для его осуществления не позволяют достоверно оценить устойчивость даже только одного из компонентов асфальтобетонного покрытия, а именно щебня, к его износу шипованными шинами.
Целью создания заявляемого способа оценки устойчивости асфальтобетонных покрытий к их износу шипованными шинами и заявляемого комплекта оборудования для осуществления способа являлось создание способа, не содержащего сложных операций, но позволяющих повысить достоверность оценки устойчивости, а также создание соответствующего комплекта оборудования для осуществления способа.
Техническая задача заключалась в расширении функциональных возможностей способа-прототипа и комплекта-прототипа оборудования для осуществления способа, в разработке на их основе способа оценки устойчивости асфальтобетонных покрытий к их износу шипованными шинами без применения сложных операций и одновременно обеспечивающим высокую степень достоверности оценки устойчивости, а также разработки соответствующего комплекта оборудования для осуществления способа.
Поставленная задача решена путем создания заявляемого способа оценки устойчивости асфальтобетонных образцов к их износу шипованными шинами, в соответствии с которым изготавливают цилиндрический образец установленных размеров испытуемого асфальтобетона, насыщают образец жидкостью, состав которой моделирует состав жидкости в реальных условиях эксплуатации асфальтобетонных покрытий дорог путем помещения при установленных условиях на установленное время в ванну вакуум-прибора. Затем определяют объем образца гидростатическим путем и помещают образец в герметичный барабан, в котором свободно размещены стальные шарики, имитирующие шипы шин, а также жидкость, состав которой моделирует состав жидкости в реальных условиях эксплуатации асфальтобетонных покрытий. Потом размещают барабан с его приводом в морозильной камере и устанавливают необходимую температуру в ней для моделирования реальных условий эксплуатации. После этого вращают барабан, в котором при этом шарики ударяют по поверхности испытуемого образца, а также истирают его, вызывая его износ. По окончании испытаний вынимают образец, промывают его водой и определяют оставшийся объем образца гидростатическим путем. Устойчивость испытуемого образца асфальтобетонного покрытия к его износу шипованными шинами оценивают по разнице объемов образца до и после испытаний.
Сравнивают оценки устойчивости образцов различных вариантов составов асфальтобетонов к их износу шипованными шинами и выбирают из них составы, соответствующие установленным требованиям к износу.
Поставленная задача также решена путем создания заявляемого комплекта оборудования для осуществления заявляемого способа оценки устойчивости асфальтобетонных покрытий к их износу шипованными шинами. В состав комплекта входят устройство для определения объема образца асфальтобетонного покрытия гидростатическим путем, устройство для насыщения образца жидкостью, состав которой моделирует состав жидкости в реальных условиях эксплуатации асфальтобетонных покрытий, путем помещения образца при установленных условиях на установленное время в ванну вакуум-прибора, а также устройство для промывки образца асфальтобетонного покрытия. Также в комплект оборудования включены морозильная камера с устройством регулирования температуры в ней и установленная в морозильную камеру шаровая мельница с приводом, размещенным на основании. Шаровая мельница включает в себя полый герметичный барабан, в котором при проведении испытаний размещены образец асфальтобетонного покрытия, стальные шарики, имитирующие шипы шин, и жидкость, моделирующая жидкость, которая может быть на покрытии дорог, при этом барабан имеет возможность вращаться от привода, размещенного на основании.
Технический результат, получаемый в результате решения поставленной выше технической задачи, заключается в простоте заявляемого способа оценки устойчивости образцов асфальтобетонов к их износу шипованными шинами, не содержащего сложных операций, а также в простоте заявляемого комплекта оборудования для осуществления заявляемого способа. Кроме того, технический результат заключается в обеспечении более высокой по сравнению с прототипом и другими известными способами достоверности оценки устойчивости образцов асфальтобетонов к их износу шипованными шинами, достигаемой за счет проведения испытаний в условиях, приближенным к реальным условиям эксплуатации покрытий дорог, в том числе моделирующих не только удар шипов, но и их истирающее воздействие, моделирующих широкий диапазон температур, включая отрицательные, а также использованию при испытаниях жидкости, моделирующей жидкость, которая реально может быть на покрытии дорог.
Реализация заявляемого способа оценки устойчивости образцов асфальтобетонов к их износу шипованными шинами с использованием заявляемого комплекта оборудования для осуществления этого способа ввиду их простоты не вызывает затруднений. В настоящее время закончены подготовительные работы для проведения испытаний и уже получены результаты, подтверждающие работоспособность заявляемых способа с использованием заявляемого комплекта оборудования для осуществления этого способа с получением заявленного технического результата.
Применение заявляемого способа оценки устойчивости образцов асфальтобетонов к их износу шипованными шинами с использованием заявляемого комплекта оборудования для осуществления способа позволит еще на этапе проектирования с высокой степенью достоверности оценивать устойчивость различных вариантов составов асфальтобетона к их износу шипованными шинами и выбирать из них составы, соответствующее установленным требованиям к износу. В результате обеспечивается надлежащее качество и долговечность дорожных покрытий, а также повышается безопасность движения на них. Кроме того, уменьшение количества продуктов износа асфальтобетонных покрытий, выбрасываемых при движении автотранспорта в атмосферу, улучшает экологическую и санитарную обстановку в зоне прохождения автомобильных дорог.