Справочная энциклопедия дорожника (том II) Ремонт и содержание автомобильных дорог. Под ред. А.П. Васильева
Подождите немного. Документ загружается.
производится при постоянной скорости движения 50±5 км/ч, по правой
полосе наката каждой полосы движения. Требуемое количество измерений на
1 км дороги в зависимости от однородности поверхности покрытия
колеблется от 2 до 6.
При проведении измерений толчкомером эксплуатационное состояние
автомобиля должно соответствовать требованиям технического паспорта:
давление в шинах, состояние рессор и амортизаторов, допуск люфтов в
пальцах и серьгах рессор. Спидометр или датчик пройденного пути
необходимо предварительно откалибровать. Давление воздуха в шинах
следует контролировать не реже одного раза в сутки. Подготовленность
аппаратуры ходовой лаборатории проверяют сопоставлением показаний
толчкомера, полученных при проезде по одному и тому же участку дороги с
однородным покрытием не менее 3 раз. При этом результаты измерений не
должны различаться более чем на 5 %.
Измерения ровности с помощью толчкомера производятся при движении
автомобиля строго по полосам наката. Загрузка автомобиля в период
измерений должна быть распределена равномерно на правое и левое колесо
задней оси. Суммарный вес груза с пассажирами и нагрузка на заднюю ось
автомобилей приведены в табл. 10.2.
Таблица 10.2
Тип автомобиля
Суммарный вес груза и
пассажиров, кН
Нагрузка на заднюю ось автомобиля,
кН
УАЗ-2206 29,5-30,0 14,2-14,6
ГАЗ-31022 17,0-17,5 9,3-9,7
ГАЗель с колёсной формулой
42
35,0-36,0 18,5-19
При использовании другого автомобиля показания толчкомера следует привести к
показаниям базовых приборов.
Измерение продольной ровности с помощью толчкомера производится при
постоянной скорости движения 50±2 км/ч. Показания спидометра должны
соответствовать фактической скорости движения. Если по непреодолимым
причинам невозможно выдержать требуемую скорость (например, при
движении в плотном транспортном потоке), то показания толчкомера следует
умножить на поправку (табл. 10.3).
Таблица 10.3
Скорость движения, км/ч 30 40 50 60 70 80
Поправочный коэффициент 1,1 1,05 1 0,95 1,1 1,15
Измерение и оценка колейности дорожного покрытия. Измерения параметров колеи в
процессе диагностики выполняют в соответствии с ОДМ «Методика измерений и оценки
эксплуатационного состояния дорог по глубине колеи» по упрощённому варианту с
помощью 2-метровой рейки и измерительного щупа. Измерения производят по правой
внешней полосе наката в прямом и обратном направлении на участках, где при
визуальном осмотре установлено наличие колеи.
Количество створов измерений и расстояния между створами принимают в
зависимости от длины самостоятельного и измерительного участков.
Самостоятельным считается участок, на котором по визуальной оценке
параметры колеи примерно одинаковы. Протяжённость такого участка может
колебаться от 20 м до нескольких километров. Самостоятельный участок
разбивается на измерительные участки длиной по 100 м каждый.
Если общая длина самостоятельного участка не равна целому количеству
измерительных участков по 100 м каждый, выделяется дополнительный
укороченный измерительный участок. Также назначается укороченный
измерительный участок, если длина всего самостоятельного участка меньше
100 м.
На каждом измерительном участке выделяют 5 створов измерения на
равном расстоянии один от другого (на 100-метровом участке через каждые
20 м), которым присваивают номера от 1 до 5. При этом последний створ
предыдущего измерительного участка становится первым створом
последующего и имеет номер 5/1. Укороченный измерительный участок
также разбивается на 5 створов, расположенных на равном расстоянии один
от другого.
Рейку укладывают на выпоры внешней колеи и берут один отсчёт h
к
в
точке, соответствующей наибольшему углублению колеи в каждом створе,
при помощи измерительного щупа, устанавливаемого вертикально, с
точностью до 1 мм; при отсутствии выпоров рейку укладывают на проезжую
часть таким образом, чтобы перекрыть измеряемую колею.
Если в створе измерения имеется дефект покрытия (выбоина, трещина и т.п.), створ
измерения может быть перемещен вперед или назад на расстояние до 0,5 м, чтобы
исключить влияние данного дефекта на считываемый параметр. Измеренная в каждом
створе глубина колеи записывается в ведомость, форма которой с примером заполнения
приведена в табл. 10.4.
Таблица 10.4
ВЕДОМОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ КОЛЕИ
Участок дороги______________ Направление_________________________
Номер полосы________________________
Положение начала участка_____________
Положение конца участка______________
Дата измерения_______________________
Номер
самостоятельного
участка
Привязка к
километражу и
протяжённость
Длина
измерительного
участка, м
Глубина колеи по
створам
Расчётная
глубина
колеи h
кн
, мм
Средняя
расчётная
глубина колеи
h
кс
, мм
номер
створа
глубина
колеи h
к
, мм
1
От км 20+150
До км 20+380,
L=230 м
100
1 11
13
12,7
2 8
3 12
4 17
5/1 13
100
2 16
13
3 10
4 13
5/1 11
30
2 9
12
3 14
4 12
5 7
По каждому измерительному участку определяют расчётную глубину
колеи. Для этого анализируют результаты измерений в 5 створах
измерительного участка, отбрасывают самую большую величину, а
следующую за ней величину глубины колеи в убывающем ряде принимают
за расчётную на данном измерительном участке (h
кн
).
Расчётную глубину колеи для самостоятельного участка определяют как
среднеарифметическое из всех значений расчётной глубины колеи на
измерительных участках:
[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (10.9)
10.5. Измерение шероховатости и сцепных качеств покрытий
Оценка шероховатости поверхности дорожных покрытий. Параметры
шероховатости (текстуры) поверхности дорожных покрытий можно измерить
различными методами: оптическим, ультразвуковым, лазерным,
стереофотографическим, контактным. Сущность оптического,
ультразвукового и лазерного методов заключается в оценке энергии
отражённого от исследуемой поверхности светового луча, луча с
ультразвуковой частотой колебаний, луча лазера. Метод стереофотографии
предусматривает фотографирование поверхности с двух различных точек,
что позволяет при обработке фотографии на стереоскопе получить объёмное
изображение и оценить шероховатость по среднему расстоянию между
выступами. Контактный метод основан на ощупывании неровностей
поверхности щупом с последующим преобразованием механических
колебаний в электрические (или без такого преобразования).
В России в практике дорожного строительства широкое распространение
получил только контактный метод. В 60-80 гг. XX века в России (СССР)
была разработана целая серия приборов, работающих по этому принципу и
позволяющих проводить измерение параметров неровностей как макро-, так
и микрошероховатости. Для оценки параметров макрошероховатости в
МАДИ (Э.Г. Подлих) и Союздорнии (Б.И. Елисеев) были разработаны два
очень простых и широко используемых до настоящего времени прибора:
прибор «песчаное пятно» (по методу «песчаного пятна» оценивается
осредненная глубина впадин макрошероховатости; метод «песчаного пятна»
до настоящего времени используется и за рубежом, несмотря на свою
предельную простоту) и профилограф (используемый для измерения высоты
выступов). Прибор «песчаное пятно» представляет собой комплект
оборудования, включающий мерную емкость объёмом не менее 20 см
3
,
плоский диск (штамп) диаметром 10 см для распределения песка, мерную
линейку длиной не менее 30 см, щётку-сметку. Для измерений необходим
чистый мелкий (размер частиц не более 0,2-0,3 мм) природный песок в
воздушно-сухом состоянии, гипс или быстротвердеющий цемент и вода. При
проведении измерений на поверхность покрытия высыпают определённый
объём песка (20-50 см
3
) и с помощью штампа равномерно распределяют его
вровень с поверхностью выступов шероховатости, придавая песчаному пятну
форму круга (прямоугольника или квадрата). Зная объём песка, занятую им
площадь, определяют среднюю глубину впадин. При необходимости
определения высоты выступов (предложено Л.Г. Паниной) оконтуривают
поверхность, занятую песком, удаляют его из впадин макрошероховатости с
помощью щётки и смазывают очищенную поверхность покрытия
техническим глицерином. Затем снимают слепок с покрытия: изготавливают
жидкое тесто из гипса, быстротвердеющего цемента или другого
аналогичного материала, распределяют его по исследуемой поверхности
слоем 1,0-1,5 см. Через 5-7 мин слепок отделяют от покрытия и выдерживают
10-15 мин до затвердения. После этого определяют объём впадин
шероховатости (численно равный объёму выступов шероховатости) по
методу «песчаного пятна» и рассчитывают среднюю высоту выступов.
Профилографы МАДИ, Союздорнии используют принцип ощупывания
поверхности покрытия специальным щупом (в профилографе МАДИ щуп
перемещается с помощью электромотора, в профилографе Союздорнии -
вручную) и вычерчивания профиля неровностей поверхности по методу
пантографирования. Позднее появились профилограф игольчатого типа, а
также прибор для определения глубины неровностей макрошероховатости,
работающий по принципу «песчаного пятна» (рис. 10.20), в котором вместо
песка использованы мелкие металлические шарики, распределяемые по
поверхности покрытия внутри специального цилиндра, устанавливаемого на
покрытии, и под действием магнита сохраняющие форму неровностей
макрошероховатости (Ю.С. Карих).
Рис. 10.20. Магнитный прибор Ю.С. Кариха для измерения средней глубины впадин
макрошероховатости покрытия:
1 - металлические шарики; 2 - магнит; 3 - корпус; 4 - шкала; 5 - указатель средней глубины
впадин; 6 - шток с ручкой; 7 - стопорный винт; 8 - включатель электрической цепи; 9 -
лампочка-сигнализатор; 10 - источник тока (12В)
Микрошероховатость покрытий дорог можно измерять в лабораторных
условиях по образцам, взятым с поверхности покрытия и непосредственно на
дороге. Использование образцов в лабораторных условиях обеспечивает
высокое качество измерений ввиду отсутствия помех от вибрации,
возникающей в покрытии при проезде автомобилей. В лаборатории можно
использовать профилографы-профилометры, выпускаемые для целей
машиностроения. Непосредственные измерения на дороге позволяют
контролировать изменение микрошероховатости в процессе эксплуатации
покрытия без его разрушения (взятия образцов). Для этих целей в МАДИ
(М.В. Немчинов, Б.М. Косарев) разработаны два прибора - индуктивного и
лазерного типов. Индуктивный профилограф разработан на базе
профилографа модели 201 и позволяет определять параметры
микрошероховатости (в диапазоне 0,2-400 мкм с погрешностью
вертикального увеличения 5 %) как в лабораторных условиях, так и в
полевых условиях. Исследуемая поверхность ощупывается алмазной иглой с
радиусом кривизны при вершине 10 мкм с последующим преобразованием
механических колебаний иглы в пропорциональное изменение параметров
электрического тока. Лазерный профилограф (с разрешающей способностью
1-500 мкм и погрешностью 1 мкм) работает по принципу ощупывания
поверхности сканированным лучом лазера, а фотоприемное устройство
измеряет диффузионную составляющую отраженного светового потока.
Макрошероховатость поверхности покрытия оценивают путем проведения
измерений на участках длиной 1,0; 50,0 и 1000 м. Рекомендуемое число
измерений указано в табл. 10.5.
Таблица 10.5
Минимальное число измерений параметров макрошероховатости поверхности дорожного
покрытия*
Длина участка,
м
Число измерений при глубине впадин макрошероховатости, мм
0,3-2,0 2,1-3,0 Более 3
Поверхностная обработка
1,0 1 2 3
50,0 3 6 10
1000,0 18 36 60
Втапливание щебня
1,0 1 2 3
50,0 3 3 5
1000,0 9 18 30
* Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью. ВСН 38-90. - М:
Транспорт, 1990. - 47с.
При сдаче покрытий в эксплуатацию на участке длиной 50,0 м измерения
проводят по диагонали полосы движения, места измерения размещают
равномерно по длине диагонали. На участке длиной 1000,0 м равномерно
размещают шесть участков по 50,0 м, на каждом из которых размешают по
три участка длиной по 1,0 м. В период эксплуатации покрытия измерения
макрошероховатости проводят на полосах наката и между ними на участках
той же длины в сечениях, перпендикулярных оси дороги. На участке длиной
1 км равномерно по его длине размещают 5-6 участков длиной по 50,0 м.
Качество шероховатой поверхности оценивается коэффициентом вариации
глубины (высоты) неровностей макрошероховатости и равномерности
распределения щебня. Коэффициент вариации глубины (высоты)
неровностей:
C =
н
/R
cp
, где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (10.9)
н
- среднеквадратическое отклонение глубины (высоты) отдельных
впадин макрошероховатости;
R
cp
- средняя глубина (высота) неровностей.
[где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (10.10)
п - число измерений;
Н
i
- глубина неровностей в измеренных впадинах.
Равномерность распределения щебня по поверхности покрытия
определяют с помощью прямоугольной рамки размером 0,100,20 м, в
пределах которой подсчитывают количество зерен щебня. Измерения
повторяют 10 раз на участке длиной 1 км. По результатам измерений
подсчитывают среднее число зерен щебня m в пределах площади,
ограниченной рамкой, и среднеквадратическое отклонение
m
результатов
отдельных измерений от среднего. Коэффициент вариации определяют по
формуле
[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (10.11)
Он не должен превышать 0,15 (для отличной оценки качества).
Оценка твёрдости дорожных покрытий. Для сохранения шероховатости
покрытия в процессе эксплуатации большое значение имеет его твёрдость.
Твёрдость - сопротивление материала проникновению в него более твёрдого
материала. Твёрдость дорожного покрытия оценивают по глубине
погружения в материал покрытия иглы или конуса заданной формы под
определённой нагрузкой и при определенной температуре. Твёрдость
определяют на всех типах покрытий, устроенных с использованием
органических вяжущих с помощью прибора - твердомера.
Один из первых твердомеров был разработан в Великобритании в TRRL.
Прибор аналогичной конструкции был изготовлен в МАДИ и применен в
исследованиях проф. М.В. Немчиновым в 1981 г. Позднее был разработан и в
настоящее время рекомендован в России для определения твердости
покрытий твердомер конструкции Казахского филиала Союздорнии (проф.
О.А. Красиков). Твердомер состоит из ударника с конической насадкой
(ударник ДорНИИ) и измерительного устройства для замера глубины
погружения конуса в покрытие. Аналогичная конструкция твердомера
(модели ИП-18, И.А. Орехов) рекомендована к использованию в Белоруссии
(рис. 10.21).
Рис. 10.21. Твердомер ИП-18:
1 - треугольная станина; 2 - направляющая втулка с вертикальными стойками; 3 - штанга с
ограждениями; 4 - груз; 5 - коническая насадка; 6 - установочные винты; 7 - шкала
отсчётов
Независимо от длины обследуемого участка дороги проводится не менее
20 измерений с одновременной регистрацией средней температуры
поверхности покрытия. Точки для измерений назначаются через равные
расстояния с чередованием полос наката (первая точка выбирается
случайной). Среднее значение показателя твердости для участка покрытия с
помощью номограммы (рис. 10.22) приводят к расчетной температуре +50°С
(если в процессе измерений температура покрытия резко изменялась, то к
расчётной температуре приводят отдельные показатели твёрдости и лишь
затем определяют его среднее значение). По полученному значению
твердости h
50
назначают оптимальный для одиночной поверхностной
обработки размер щебня.
Рис. 10.22. Номограмма для приведения показателя твердости покрытия к расчётной
температуре 50С:
а - для покрытий из горячих асфальтобетонных смесей; б - для покрытий из холодных
битумоминеральных смесей;
стрелками показан порядок пользования номограммой
Оценка сцепных качеств дорожных покрытий. Для измерения
коэффициента сцепления созданы специальные приборы -
динамометрического действия и портативные. Впервые в России (СССР)
прибор динамометрического действия был сконструирован и построен в
1938-39 гг. в МАДИ М.С. Замахаевым. В конце 60-70-х гг. XX века
практически одновременно были сконструированы динамометрические
приборы: в Союздорнии - ПКРС (Б.И. Елисеев, В.А. Астров, прибор
оборудован автомобильным колесом размера 6,00-13) и в МАДИ (Э.Г.
Подлих, прибор оборудован мотороллерным колесом).
В 60-70-х гг. XX века была разработана (и в последующем
совершенствовалась) конструкция двухколёсного (с шинами размера 165-13,
6,45-13) прибора для измерения коэффициента сцепления (при полной
блокировке колёс и при качении под углом 0-17° - модели МАДИ-6, МАДИ-
8, доц. Ю.В. Кузнецов); в институте Аэропроект был разработан
двухколесный прибор АТТ-1 (с последующими модификациям) с шинами
размером 660-160, позволяющий измерять коэффициент сцепления при
качении колёс с частичным проскальзыванием; в институте НИИШП -
двухколёсный прибор с шинами размера 6,45-13 и полной блокировкой колёс
при измерениях коэффициента сцепления. В МАДИ Н. Кульмурадов и Ю.В.
Кузнецов разработали одноколёсный прибор, монтируемый на
поливомоечном автомобиле, измерительное колесо которого было
оборудовано шиной размера 6,15-13 и могло загружаться тремя уровнями
вертикальной нагрузки. Наибольшее развитие и применение получили
модификации прибора ПКРС: ПКРС-2, ПКРС-2У, ПКРС-2М (Союздорнии,
Казфилиал Союздорнии, Гипродорнии), КП-511 (конструкция разработана
Союздорнии; первый промышленный экземпляр построен на Ленинградском
заводе дорожных машин кафедрой строительства и эксплуатации дорог
МАДИ (М.В.Немчинов). Модель ПКРС-2У в усовершенствованном виде в
составе лабораторий КП-208МП, КП-514МП Г в настоящее время
производится Саратовским НПЦ "Росдортех" (рис. 10.23). Кроме того, в
МАДИ и ВНИИБД МВД России Ю.В. Кузнецовым был разработан
портативный прибор для оценки сцепных качеств дорожных покрытий.
Рис. 10.23. Передвижная лаборатория с установкой ПКРС-2Удля измерения ровности и
скользкости покрытия
Эти приборы рекомендованы для использования при оценке сцепных
качеств дорожных покрытий нормативными документами Минтранса
России.
С помощью динамометрического прибора ПКРС-2У коэффициент
сцепления измеряют путём регистрации усилий, возникающих при
затормаживании колеса прицепа до его полной блокировки на искусственно
увлажненном покрытии. Коэффициент сцепления равен отношению
касательной горизонтальной силы к нагрузке, действующей на колесо:
[где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (10.12)
Т - горизонтальная касательная сила;
Q - масса динамометрического прицепа, приходящаяся на колесо.
Техническая характеристика динамометрического прицепа
Подвеска и система торможения - автомобиль М-2140
Шины -6,45"13"
Скорость буксировки, км/ч - 60
Ход подвески, мм – 150
Диапазон измерения:
коэффициента сцепления -0,1-0,7
ровности, см/км - 100-1100
Масса, кг - 350
Габаритные размеры, мм - 1800800900
Регистрация показаний первичных датчиков производится бортовым
вычислительным комплексом с визуализацией данных измерений на дисплее.
Показатель ровности определяется по суммарной величине перемещения
колеса прицепа относительно инерционной массы его корпуса на единицу
длины дороги.
Портативный прибор МАДИ-ВНИИБД (ППК) состоит из штанги со
скользящим по ней грузом массой 9 кг, подвижной муфты и пружины,
соединяющей два резиновых имитатора размером 100146 мм. При
испытании прибор устанавливают так, чтобы имитаторы находились на
расстоянии 10±1 мм над покрытием (рис. 10.24). Затем подвижной груз
закрепляют в верхнем положении стойки и фиксируют защёлкой. После
увлажнения поверхности освобождают груз, который падает на подвижную