Инновационные технологии

в области содержания и ремонта автомобильных дорог

Технология активации дорожно-строительных материалов

Технология модифицирования дорожно-строительных материалов

Профилактическая обработка дорожных покрытий

Мониторинг динамических параметров, разработка и производство элементов конструкций верхнего строения пути железных дорог и метрополитена

Факторы

оказывающие влияние на состояние автомобильных дорог:

Транспортные нагрузки

Климатические условия

наиболее неблагоприятное воздействие оказывает умеренно континентальный климат с атлантическими циклонами, когда зима влажная и происходят частые перепады температуры

К чему это приводит?

К увеличению разрущающего воздействия на асфальтобетонное покрытие

Почему происходит разрушение дорожных покрытий?

Первое

Старение битумных вяжущих, а также воздействие воды приводит к отслаиванию вяжущего от поверхности щебня.

Второе

При этом происходит гидратация объемного битума и разрушение полярных связей в структуре асфальтобетона.

Третье

Эти процессы, а также воздействие колес транспортных средств, обуславливают трещинообразование и вынос из поверхностного слоя мелких частиц материала. В последствии это приводит к разрушению и появлению ямочности на покрытии.

О нас

Разработчик предлагаемых инновационных технологий - к.т.н., доцент Бочкарев Дмитрий Игоревич.

В 1998 г. окончил с отличием строительный факультет Белорусского государственного университета транспорта. В период 1998 – 2004 г.г. работал в КПРСУП «Гомельоблдорстрой»: инженером отдела главного технолога, инженером отдела главного механика, ведущим инженером отдела главного механика и начальником сектора механизации и транспорта.

В 2002 г. закончил аспирантуру по специальности «Материаловедение (машиностроение)». Кандидатскую диссертацию на тему «Модифицирование и активация композиционных дорожно-строительных материалов в машинах для строительства и ремонта асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог» защитил в 2008 году.

Наиболее крупными реализованными проектами являются:
1. Научно-исследовательские работы «Исследование и разработка конструкции бесшпального пути метрополитена на эластичных опорах» и «Исследование и разработка конструкции пути метрополитена на блоках EBS» по объекту «Участок продления первой линии Минского метрополитена от станции «Петровщина» до станции «Малиновка»»;
2. Задание 03.6 «Разработать и внедрить технологию, оборудование и машины для объектов городского хозяйства» (договор № 41/08 от 12.03.2008) Государственной научно-технической программы «Городское хозяйство» и другие

Наши разработки:

Способ получения эмульсионно-минеральной смеси и машина для его реализации

МОДЕРНИЗИРОВАННАЯ универсальная машина для ямочного ремонта асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог
производительность – 20 м²/ч;
объем бункера для щебня:
фракции 5-10 мм – 2,4 м^3;
фракции 10-15 мм – 2,4 м^3;
объем бака для воды – 1000 л;
объем бака для эмульсии – 1300 л;
объем бака для ПАВ – 100 л;
максимальная масса (без шасси)–12 т;
тип агрегатируемого шасси – грузовой автомобиль или прицеп грузоподъемностью более 10 т.
Назначение ямочный ремонт дорожных покрытий посредством механизированной укладки эмульсионно-минеральной смеси получаемой смешением кубовидного щебня фракций 5-10 и 10-15 мм с катионной битумной эмульсией.
Реализует усовершенствованную технологию активации компонентов эмульсионно-минеральных смесей, заключающуюся в обработке щебня анионными ПАВ.
Технический результат повышение предела прочности при сжатии в 1,3–1,4, модуля остаточной (пластической) деформации при разрушении – в 1,1–1,2 раза, снижение водонасыщения в 1,2–1,3 раза за счет усиления адгезионного взаимодействия в системе «минеральный материал – органическое вяжущее».

Физико-механические и эксплуатационные свойства эмульсионно-минеральных смесей

Компоненты	Рецептуры смесей, масс. %
	СЭМС 10	СЭМС 15	Экспериментальные составы с активированными ПАВ минеральными компонентами
	СТБ 1509-2004		СЭМС 10				СЭМС 15
Щебень фр. 5-10 мм	100	-	100	100	100	100	-	-	-	-
Щебень фр. 10-15 мм	-	100	-	-	-	-	100	100	100	100
Битумная эмульсия ЭБК-Б-65	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10
ПАВ (вариант 1)	-	-	0,25 % водный р-р	0,5 % водный р-р	-	-	0,25 % водный р-р	0,5 % водный р-р	-	-
ПАВ (вариант 2)	-	-	-	-	0,25 % водный р-р	0,5 % водный р-р	-	-	0,25 % водный р-р	0,5 % водный р-р
Физико-механические и эксплуатационные свойства
Предел прочности при сжатии, МПа, при 50 ºС	1,15	0,89	1,3	1,5	1,45	1,64	0,9	1,02	0,9	1,03
Модуль остаточной (пластической) дефор-мации при разрушении, МПа, при 50 ºС	27,21	28,33	28,3	28,71	30,2	31,83	25,2	24,52	27,3	26,02
Водонасыщение, % по объему	11,1	15,6	9,1	8,1	8,6	7,3	12,5	10,7	12,0	9,9

Форма сотрудничества: разработка, изготовление, поставка и сервис машин для ямочного ремонта, поставка активирующих компонентов (ПАВ) на договорной основе.

Модифицированная горячая асфальтобетонная смесь

Назначение: повышение долговечности автодорожных покрытий.
Технология модифицирования: введение добавки в смеситель асфальтосмесительной установки в процессе смешения компонентов асфальтобетонной смеси.
Технический результат: повышение предела прочности при сжатии в 1,7 – 1,9, модуля остаточной (пластической) деформации в 1,2 – 1,4, коэффициента морозостойкости в 1,1 – 1,3 раза, снижение водонасыщения в 1,7 – 1,9 раза за счет усиления адгезионного взаимодействия в системе «битум – минеральный наполнитель», изменения реологических и физико-химических свойств вяжущего.

Физико-механические и эксплуатационные свойства асфальтобетонных смесей

Компоненты	Рецептуры смесей, масс. %
Компоненты	ЩМС_ц -I/2,2	Экспериментальные составы с модифицирующими добавками, введенными в композиционную смесь						ЩМА_г -I/2,75	ЩМБ_г -I/2,55
Щебень фр. 5-10 мм	Рецептуры смесей в соответствии с требованиями СТБ 1033-2004 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия»
Щебень фр. 10-15 мм
Песок из отсевов дробления
Минеральный порошок
Битум
Целлюлоза
Азол
Добавка на основе солей поливалентных металлов	-	0,5	-	0,25	0,5	-	0,25	-	-
Добавка на основе поли-меров стирольного типа	-	-	0,5	0,25	-	0,5	0,25	-	-
Физико-механические и эксплуатационные свойства
Предел прочности при сжатии, МПа, при 50 ºС	1,22	1,65	1,59	1,62	1,69	1,59	1,63	1,35	1,24
Модуль остаточной (пластической) деформации, МПа, при 50 ºС	29,3	35,64	37,42	36,51	36,65	33,98	35,82	30,5	35,4
Водонасыщение, % по объему	1,8	0,8	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	2,6	2,3
Коэффициент морозостойкости	0,94	0,87	0,95	0,92	0,89	0,96	0,93	0,80	0,83

Форма сотрудничества: разработка, изготовление, поставка и сервис оборудования для модифицирования, поставка модифицирующих добавок на договорной основе.

Состав и устройство для профилактической обработки автодорог

Состав и устройство для профилактической обработки покрытий

Распределение гидрофобного состава для профилактической обработки асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог позволяет:

Создать на поверхности, а также в трещинах и порах асфальтобетонных покрытий защитного водоотталкивающего слоя;
Снизить водонасыщение материала покрытия;
Повысить морозостойкость материала покрытия;
Повысить коэффициент сцепления с колесами транспортных средств;
Расширить область применения отходов нефтяной промышленности, а также образующихся в сфере производства и потребления.

Для достижения поставленных целей гидрофобный состав для профилактической обработки асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог включает в себя:
- нефтешлам (отходы переработки нефти), содержащий каучук – 50-80%;
- органический растворитель – 5-7%;
- минеральный наполнитель – 8-16%;
- гидрофобизатор – 7-27%.

Распределение состава по покрытию автомобильной дороги производится автогудронатором.

Сравнительный анализ эксплуатационных характеристик асфальтобетона

Показатель	Чистый асфальтобетон	Асфальтобетон, обработанный профилактическим составом
Водопоглощение, %	0,02	0,008-0,012
Коэфф. морозостойкости	0,84	0,94-0,96
Коэфф. сцепления	0,52	0,54-0,56

Стоимость материалов для обработки дорожного покрытия

Наименование	Поверхностная обработка покрытия		Обработка профилактическим составом
Наименование	Потребность	Стоимость	Потребность	Стоимость
1. Щебень фракции 10-15 мм	11,5 кг/м²	10,0 $/т	–	–
2. Эмульсия битумная катионная	0,85 л/м²	325,0 $/т	–	–
3. Отходы переработки нефти	–	–	0,52 л/м²	10,0 $/т
4. Органический растворитель	–	–	0,05 л/м²	660,0 $/т
5. Минеральный наполнитель			0,15 кг/м²	20,0 $/т
5. Гидрофобизатор	–	–	0,03 л/м²	3300,0 $/т
Общие затраты на материалы	0,39 $/м²		0,14 $/м²

Профилактическая обработка асфальтобетонного покрытия разработанным составом позволяет продлить в 1,5 раза его срок службы, а также повысить на 5 % коэффициент сцепления с колесами транспортных средств. Годовой экономический эффект при обработке 1 км автомобильной дороги 4-й технической категории составляет 6,52 тыс. $.
При обработке 100 км – 652,4 тыс. $, что соответствует сроку окупаемости оборудования для получения профилактического состава 0,7 года или один строительный сезон.

Производство активированных минеральных материалов

Разработан способ химического модифицирования поверхности гранитных материалов, применяемых для производства асфальтобетонных и эмульсионно-минеральных смесей. При этом долговечность асфальтобетона можно увеличить в среднем в 1,4 раза.
Разработана технология и оборудование для обработки щебня анионными ПАВ, что позволяет повысить прочность эмульсионно-минеральной смеси (материала для ямочного ремонта автодорог) в 1,5 раза.
Модифицирующие добавки могут быть получены из местных сырьевых источников, в том числе посредством переработки производственных отходов.

Мониторинг динамических параметров, разработка и производство элементов конструкций верхнего строения пути железных дорог и метрополитена

Цель мониторинга: экспериментальное определение силовых факторов, действующих в элементах конструкции верхнего строения пути; сравнение полученных данных с предельно допустимыми значениями.
Технический результат мониторинга:
- определение динамической вертикальной и боковой силы воздействия колеса подвижного состава на рельс;
- определение динамических вертикальных и боковых перемещений рельса от воздействия поездной нагрузки;
- расчет пути на устойчивость с учетом полученных значений динамической вертикальной и боковой силы, динамических вертикальных и боковых перемещений рельса;
- определение загруженности линии в течение суток и по дням недели;
- определение наиболее нагруженных элементов конструкции верхнего строения пути;
- разработка технических решений по оптимизации конструкции элементов верхнего строения пути.

Полученные в результате мониторинга результаты позволяют создать математическую модель пути, с помощью которой можно оптимизировать конструкцию элементов его верхнего строения, а также разработать технические решения по повышению эффективности его эксплуатации.