Износ дорожного покрытия

Износ (истирание) — основной вид разруше­ния дорожного покрытия, определяет условия и сроки его службы. Износом называют уменьшение толщины покрытия за счет потери им материала в процессе экс­плуатации под воздействием колес автомобилей и при­родных факторов.

Износ покрытия происходит под влиянием касатель­ных сил, действующих в плоскости следа автомобильных колес и вызванных работой шин по преодолению сил трения. Касательные напряжения в плоскости следа вы­зывают истирание дорожного покрытия и покрышки ко­леса автомобиля на всем пути его следования. Такие на­пряжения увеличиваются от комплекса воздействий, вызывающих проскальзывание покрышки колеса в плос­кости следа в условиях нормального ее качения. Кроме того, усилению износа способствуют природные факторы, так как материал покрытия ослабляется при насыщении водой, а зимой под действием ее замерза­ния.

Износ покрытия происходит по всей ширине проез­жей части, но больше всего на полосах наката, где чаще проходят колеса автомобилей в один след. При исследо­ваниях условно принимают величину износа равномер­но распределенной по всей площади покрытия. При этом средняя величина износа h_срмм, составляет h_ср=kh_н. гдеk— коэффициент неравномерности износа, в сред­нем составляющий величину 0,6—0,7;h„ — определен­ная величина износа в полосе наката, мм.

Для усовершенствованных покрытий износ измеряют в миллиметрах, а для покрытий переходного и простей­шего типа также и по объему потери материала, м³/км.

Помимо износа дорожные покрытия подвержены де­формациям и разрушениям, описанным ниже и показан­ным на рис. 25 и 26.

Шелушение — обнажение поверхности покрытия, отделение поверхностных тонких пленок и чешуек мате­риала покрытия, деформированного под воздействием воды и мороза, а также колес автомобилей. Этот про­цесс особенно интенсивно протекает в весенний период при частом нагревании верхних слоев покрытия солнеч­ными лучами днем и замерзании ночью. Шелушение происходит тем интенсивнее, чем выше пористость и меньше прочность материала покрытия. Процесс шелу­шения развивается также от действия хлоридов, приме­няемых при борьбе с гололедом. Особенно вредны они для цементобетонных покрытий с большим содержанием поверхностных пор. Хлориды усиливают шелушение по­крытий косвенно, снижая морозостойкость бетона. Эти воздействия способствуют выделению скрытой теплоты плавления льда на покрытии, в результате чего оно от­таивает, а потом снова замерзает. Для прекращения ше­лушения необходимо уменьшать пористость верхней ча­сти покрытия, обрабатывая ее летом битумом с рос­сыпью мелкого минерального материала.

Выкрашивание — последующий после шелуше­ния процесс разрушения покрытия, при котором от по­крытия отделяются более крупные зерна минерального материала. Выкрашиваются не только покрытия пере ходного типа, но и все усовершенствованные из-за поте­ри связи между зернами материалов. Из пористых цементобетонных покрытий материал выкрашивается в результате усиления процессов шелушения. Из асфальтобетонных покрытий выпадают зерна щебня, плохо сцепленные с битумом (зерна кремния). Причинами вык­рашивания покрытий служит также низкое качество смесей из-за перевозки их в самосвалах (остатки песка попадают в покрытие), недоукатки покрытия в холод­ную и дождливую погоду и т. п. Приостановить этот про­цесс можно путем укладки защитного слоя.

Обламывание кромок — разрушение покры­тий в местах их сопряжения с обочинами, происходящее чаще всего в случаях переезда тяжелых грузовых авто­мобилей через кромки покрытий. На цементобетонных покрытиях, кроме того, кромки обламываются вдоль температурных швов при низком качестве бетона или когда нет связи между плитами. При движении автомо­биля через шов плита прогибается и, если нет хорошей связи между плитами, колесо ударяет о кромку следую­щей плиты. При строительстве дороги кромки покрытия нужно предохранять от обламывания, для чего на обо­чинах устраивают укрепительные (краевые) полосы. На тех дорогах, где таких полос нет, их необходимо делать при ремонтных работах.

Волны — это деформации, образующиеся на покры­тиях с излишней пластичностью. Верхний слой асфаль­тобетонных покрытий под действием касательных сил, особенно при торможении, сдвигается на уклонах и в местах остановок общественного транспорта. Волны, или складки, образуются преимущественно в жаркую солнечную погоду, когда покрытие нагревается до 60° и более. На чрезмерно пластичных грунтовых и гравийных покрытиях, обработанных органическими вяжущими, волны могут достигать таких размеров, что движение по дороге станет невозможным, из-за них автомобили пе­реходят на обочины. Образование волн можно приоста­новить путем россыпи мелкого остроугольного минераль­ного материала с последующей укаткой его тяжелыми катками на металлических вальцах. Разновидностью волн являются наплывы, при которых материал сдвига­ется в поперечном направлении. Например, в местах Ос­тановок общественного транспорта материал смещается на бордюры.

Гребенка — вид разрушения покрытий переход­ного типа, преимущественно гравийных, а иногда — по­крытий облегченных усовершенствованного типа. Гребен­ка имеет вид правильных, более или менее четко выра­женных поперечных выступов, чередующихся с углублениями. Для устранения этого недостатка необ­ходимо провести кирковку покрытия с последующим исправлением дорожного профиля автогрейдерами и укаткой.

Сдвиги — деформации покрытия, возникающие при действии касательных сил от колес автомобилей, особенно в местах их торможения. Сдвиги образуются главным образом при отсутствии надлежащей связи по­крытия с основанием или верхнего слоя покрытия с нижним. Сдвиги сопровождаются трещинами. В местах сдвига, особенно в трещинах, покрытие начинает разру­шаться.

Вмятины — углубления в пластичных покрытиях в виде отпечатков рисунка покрышек автомобилей или следа гусеничных машин, образующиеся в жаркую по­году.

Трещины, образующиеся на цементобетонных по­крытиях, служат обычно признаком недостаточной проч­ности и начала разрушения. Поперечные температур­ные трещины образуются при больших расстояниях между швами и в тех случаях, когда произошло сцеп­ление бетонных плит с основанием и они лишились возможности перемещаться при температурных изме­нениях.

Продольные трещины возникают при неоднородно уплотненном земляном полотне — когда края его, уп­лотненные меньше середины, начинают давать осадки. Косые трещины появляются над местными пустотами— осадками земляного полотна и при недостаточно проч­ных покрытиях.

Поперечные температурные трещины образуются на покрытиях, поверхность которых обработана органическими вяжущи­ми, при резком снижении температуры воздуха осенью и при больших перепадах температуры зимой. Они зако­номерно распределяются на определенных расстояниях друг от друга (6—10 м). Образуются они из-за недоста­точной сопротивляемости материала покрытия темпера­турным напряжениям.

Осевые трещины на асфальтобетонных покрытиях появляются вследствие плохого сопряжения асфальтобе­тонной смеси двух соседних полос, когда горячая смесь примыкает к ранее уложенной холодной полосе. Косые трещины являются развитием поперечных и продольных трещин при недостаточной прочности покрытия.

Сетка трещин возникает на дорожном покры­тии, как правило, при недостаточной прочности основа­ния. Особенно часто сетка трещин образуется в весен­ний период, когда переувлажненный грунт вызывает под нагрузкой большие прогибы основания. Более жесткий материал покрытия не выдерживает таких прогибов, в результате чего и появляются трещины. Ниже изображены все виды вышеперечисленных трещин.