Разработка требований и метода оценки трещиностойкости термопластиков для дорожной разметки

В настоящее время не подлежит сомнению вопрос о необходимости разметки автомобильных дорог для повышения безопасности дорожного движения. Являясь важной частью технических средств организации движения, дорожная разметка в наше время стала неотъемлемой частью нормального оптического восприятия дороги.

Работы по поддержанию надлежащих характеристик дорожной разметки занимают важное место в процессе эксплуатационного содержания автомобильных дорог. Работы по нанесению или обновлению линий разметки являются периодическими и сезонными, так как функциональная долговечность линий разметки, колеблющаяся от нескольких месяцев до нескольких лет в зависимости напряженности работы линий и типа разметочного материала, ниже срока службы дорожного покрытия, а работы производят, как правило, в теплый сезон года.

При общей протяженности дорог с усовершенствованным покрытием в России порядка 330 тыс. км и при минимальной потребности в плотности гори-зонтальной разметки, равной 200 м на 1 километр дороги, эксплуатируемая л площадь линий разметки по России должна составлять более 65 млн.м. Здесь и далее под площадью линий разметки подразумевается та площадь, где на поверхность дорожного покрытия нанесен разметочный материал, то есть без учета длины пробелов в прерывистых линиях.

На протяжении 1995;1999 годов в г. Москве ежегодно обновляется разметка порядка 2 тысяч километров дорог [53]. Плотность линий разметки в г. Москве по проектным данным колеблется от 250 м /км для районных улиц до более 650 м2/км для городских магистралей. При средней плотности линий разметки для Москвы, составляющей 400 м² линий на 1 километр дороги, общий годовой объем составляет примерно 800 тыс. м2 линий разметки. Из них примерно 80% или более 600 тыс. м приходится на разметку термопластиком, то есть потребность в термопластике составляет порядка Зч-4 тысяч тонн в год. Планируемый объем финансирования работ по разметке магистралей, улиц и проездов г. Москвы на 2000 год составляет 189 млн. руб при планируемом объеме разметки 2260 километров дорог.

Пик разметочных работ приходится, как правило, на начало теплого сезона года, так как наиболее интенсивное разрушение разметки происходит в зимний период. При этом собственно работы по разметке, как и любые работы на проезжей части, ограничивают пропускную способность дорог и ухудшают безопасность движения.

Исходя из этого, большую актуальность имеет проблема повышения функциональной долговечности дорожной разметки, или, как минимум, предотвращения применения низкокачественных разметочных материалов, имеющих низкие показатели функциональной долговечности.

Практический опыт использования для разметки термопластичных материалов в России показывает, что значительную часть разрушений линий разметки из термопластиков представляет собой растрескивание с последующим отслоением материала от дорожного покрытия.

Традиционно сложилось положение, что материалами для дорожной разметки занимаются в основном специалисты лакокрасочной отрасли, так как краски стали раньше применять для дорожной разметки. Однако применение традиционных методов испытаний лакокрасочных материалов к термопластикам, холодным пластикам и полимерным лентам, применяемым для дорожной разметки, не эффективно, как из-за физических особенностей этих материалов, так и в силу специфических условий их работы, при этом многие методы просто не применимы. В настоящее время актуальна проблема совершенствования методов испытаний и нормирования требований к термопластикам, холодным пластикам и полимерным лентам, применяющимся для дорожной разметки.

Цель диссертационной работы — разработка требований и метода оценки качества термопластиков для дорожной разметки по критерию трещиностойко-сти на основе математического моделирования условий работы материала.

Научная новизна работы заключается в: классификации современных материалов для дорожной разметки на основе принципа формирования структуры, определяющего как технологию их нанесения, так и эксплуатационные свойстваанализе повреждений дорожной разметки с выявлением вызывающих их причинприменении метода статистического моделирования результатов в виде интегральной функции распределения, с использованием в качестве исходных данных интегральных функций распределения независимых факторов внешних воздействийприменении метода расчета наряженного состояния упруго-вязких термопластичных материалов в линиях дорожной разметки, с использованием прочностных, деформативных и реологических характеристик, определяемых лабораторным способом.

Практическая значимость работы заключается в том, что предложен метод оценки трещиностойкости термопластичных упруго-вязких материалов для дорожной разметки, предназначенный для использования как при разработке составов термопластиков для улучшения их качественных показателей, так и при входном лабораторном контроле разметочных материалов для предотвращения использования некачественных материалов.

Реализация работы. Предложенные методы лабораторных испытаний с оценкой трещиностойкости были использованы ФЦДТ «Союз» (одно из самых крупных предприятий по выпуску термопластиков в центральном регионе России) при разработке новых составов термопластиков марки «Технопласт». Результаты исследований, проведенных в рамках данной работы использованы техническим комитетом по стандартизации ТК-278 «Безопасность дорожного движения» при разработке «Типовых методик сертификационных испытаний технических средств организации движения» .

Апробация работы. По результатам исследования опубликованы 4 печатные работы. Диссертационная работа рассмотрена и рекомендована к защите на расширенном заседании кафедры СЭД МАДИ.

Общие выводы.

1. Составлена классификация материалов для дорожной разметки, связывающая принцип формирования структуры материала, технологию нанесения и толщину слоя разметки.

2. На основании проведенных натурных наблюдений и обобщения данных по функциональной долговечности дорожной разметки из термопластиков проведен анализ и установлены виды и основные причины их разрушения.

3. Экспериментально установлен комплекс прочностных, деформативных и реологических свойств термопластиков и их зависимости от температуры.

4. На основе статистического анализа многолетних наблюдений метеорологических станций разработана вероятностная модель температурного режима материалов дорожной разметки.

5. На основе предложенной математической модели напряженно-деформированного состояния дорожной разметки выполнен вычислительный эксперимент, подтвердивший адекватность модели в широком диапазоне условий ее работы.

6. Разработаны практические рекомендации по оценке трещиностойкости термопластиков для дорожной разметки, реализованные в производственных условиях при подборе составов термопластиков.