ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    
 


Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 








Нашли ошибку на сайте?

Сообщите нам:   







 

Архив выпусков

Выпуск 3 (63), 2021


Экспериментальные исследования износа асфальтобетонных покрытий под действием давления воды в микропорах


Волков В. В., Козлов В. А., Мелькумов В. Н.

 

Волков В. В., канд. физ.-мат. наук, доц. кафедры строительной механики, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473) 276-40-06, e-mail: kotlac@yandex.ru

Козлов В. А., д-р физ.-мат. наук, зав. кафедрой строительной механики, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473) 276-40-06, e-mail: v.a.kozlov1@yandex.ru

Мелькумов В. Н., д-р техн. наук, проф. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473) 271-53-21, e-mail: ser.chu@mail.ru

 
 
Постановка задачи. Целью исследования является выявление влияния увлажненного покрытия на его износ. Рассматривается механизм воздействия транспортной нагрузки в присутствии влаги и экспериментальные методы измерения ее воздействия на износ верхнего слоя асфальтобетона.
Результаты. Определен вклад наличия влаги в верхнем слоя дорожного покрытия на его износ в виде образования колеи, исследовано гидродинамическое воздействие воды в микропорах покрытия. Получены экспериментальные данные величин давления воды в порах асфальтобетонного покрытия в увлажненном состоянии под действием колес движущегося транспортного потока. Это позволило определить максимальные величины барического воздействия, глубину проникновения фронта давления жидкости и влияние его на разрушение покрытия.
Выводы. Анализ полученных данных показал не только наличие хрупкого разрушения, но и наличие ударного воздействия движущейся в порах асфальтобетона влаги, превышающего его структурную прочность. С использованием экспериментальных данных получены регрессионные зависимости величины износа от стандартных параметров потока. Для эксплуатируемых покрытий регрессионная зависимость позволяет прогнозировать величину износа на весь жизненный цикл дороги.
 
Ключевые слова: износ дорожного покрытия, давление воды в пористой среде, транспортная нагрузка, колееобразование, регрессионные зависимости, жизненный цикл дороги.


DOI: 10.36622/VSTU.2021.63.3.008

 

Библиографический список

1. Александров, А. С. Методы теории наследственности в расчетах пластических деформаций материалов и грунтов при воздействии повторяющихся нагрузок / А. С. Александров, Н. П. Александрова, Н. В. Кузин. — Транспортное строительство. — 2009. — № 2. — https://high-way.ucoz.ru/_ld/1/113__—__2009_2.pdf.
2. Бахрах, Г. С. Расчет усиления дорожных одежд нежесткого типа по критерию усталостного растрескивания / Г. С. Бахрах // Наука и техника в дорожной отрасли. — 1999. — № 2. — С. 21—25.
3. Волков, В. В. Микроволновый резонансный метод для исследования СВЧ потерь в каплях воды на твердой поверхности / В. В. Волков, В. Ю. Прищепенко, В. Н. Семенов, М. А. Суслин // Конденсированные среды и межфазные границы. — 2015. — № 3, т. 17. — С. 297—306.
4. Князев, А. В. Влияния динамического воздействия транспортных средств на дорожное покрытие / А. В. Князев, В. В. Волков, А. И. Котов // Перспективы развития науки и образования. Ч. 10: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф., Тамбов, 31 января 2014 г. — Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2014. — С. 69—70.
5. Мелькумов, В. Н. Прогнозирование величины необратимой деформации дорожной конструкции от воздействия транспортного потока / В. Н. Мелькумов, Ф. В. Матвиенко, А. Н. Канищев, В. В. Волков // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2010. — № 3. — С. 81—92.
6. Руденский, А. В. Дорожные асфальтобетонные покрытия на модифицированных битумах / А. В. Руденский, Ю. И. Калгин. — Воронеж: изд-во ВГАСУ, 2009. — 142 с.
7. Arabani, M. The effect of waste tire thread mesh on the dynamic behaviour of asphalt mixtures / M. Arabani, S. M. Mirabdolazimi, A. R. Sasani // J. Constr. Build. Mater. — 2010. — Vol. 24. — P. 1060—1068.
8. Fontes, L. P. T. L. Evaluating permanent deformation in asphalt rubber mixtures / L. P. T. L. Fontes, G. Triches, J. C. Pais, P. A. A. Pereira // J. Constr. Build. Mater. — 2010. — Vol. 24. — P. 1193—1200.
9. Kozlov, V. A. Modelling Failures of Asphalt Concrete Surfacings Caused by a Dynamic Impact of Water / V. A. Kozlov, A. I. Kotov, A. V. Loboda // Russian Journal of Building Construction and Architecture. —2019. — № 2 (42). — P. 34—42.
10. Leng, J. Characteristics and Behavior of Geogrid-Reinforced Aggregate under Cyclic Load: a Dissertation… for the Degree of Doctor of Philosophy / J. Leng. — North Carolina State University, Raleigh, USA, 2002. — 152 p.
11. Mahrez, A. Fatigue and deformation properties of glass fiber reinforced bituminous mixes / A. Mahrez, M. R. Karim, H. Y. Katman // J. Eastern Asia, Soc. Trans. Stud. — 2005. — Vol. 6. — P. 997—1007.
12. Mantzos, L. European energy and transport: trends to 2030 — update 2005 / L. Mantzos, P. Carpos. — Belgium: European Commission. — https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/trends_to_2030_update_2005.pdf.
13. Moghaddam, T. B. A review on fatique andrutting performance of asphalt mixes / T. B. Moghaddam, M. R. Karim, M. Abdelaziz // Scientific Research and Essays. — 2011. — Vol. 6. — P. 670—682.
14. Navarro, F. J. Thermorheological behaviour and storage stability of ground tire rubbermodified bitumens / F. J. Navarro, P. Partal, F. Martínez-Boza, C. Gallegos // Fuel. — 2001. — Vol. 83. — P. 2041—2049.
15. Suo, Z. Analysis of fatigue crack growth behavior in asphalt concrete material in wearing course / Z. Suo, W. G. Wong // J. Constr. Build. Mater. — 2009. — Vol. 23. — P. 462—468.
16. Volkov, V. V. Estimation of the dynamic effect of vehicles on an asphalt road surface / V. V. Volkov, A. V. Knyazev, V. N. Melkumov // Russian Journal of Building Construction and Architecture. — 2015. — № 1 (25). — Р. 34—43.
17. Werkmeister, S. Permanent deformation behaviour of unbound granular materials in pavement constructions: Ph. D. thesis / S. Werkmeister. — Dresden, Germany: University of Technology, 2003. — 189 p.
18. Xu, Q. Performance of fiber reinforced asphalt concrete under environmental temperature and water effects / Q. Xu, H. Chen, J. A. Prozzi // J. Constr Build Mater. — 2010. — Vol. 24, № 10. — P. 2003—2010.

 
 

Ссылка для цитирования

Волков, В. В. Экспериментальные исследования износа асфальтобетонных покрытий под действием давления воды в микропорах / В. В. Волков, В. А. Козлов, В. Н. Мелькумов // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2021. - № 3 (63). - С. 83-91. - DOI: 10.36622/VSTU.2021.63.3.008.

 
 
 
 

English version 

 

Experimental Studies of Wear and Tear of Asphalt Concrete Surfacing Under the Action of Water Pressure in the Micropores

Volkov V. V., Kozlov V. A., Mel'kumov V. N.
 
 

Volkov V. V., PhD in Physics and Mathematics, Assoc. Prof. of the Dept. of Structural Mechanics, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473) 276-40-06, e-mail: kotlac@yandex.ru

Kozlov V. A., D. Sc. in Physics and Mathematics, Head of the Dept. of Structural Mechanics, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473) 276-40-06, e-mail: v. a. kozlov1@yandex.ru

Mel'kumov V. N., D. Sc. in Physics and Mathematics, Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473) 271-53-21, e-mail: ser.chu@mail.ru


 
Statement of the problem. The purpose of the study is to identify the effect of a wetted surfacing on its wear and tear. The mechanism of the effect of transport load in the presence of moisture and experimental methods of measuring its effect on the wear of the upper layer of asphalt concrete are discussed.
Results. The contribution of the presence of moisture in the upper layer of the road surface to its wear and tear in the form of rutting is identified, and the hydrodynamic effect of water in the micropores of the surface is examined. Experimental data on the values of water pressure in the pores of an asphalt concrete pavement in a wet state under the action of the wheels of a moving traffic stream have been obtained. This made it possible to identify the maximum values of the pressure effect, the depth of penetration of the liquid pressure front and its influence on the destruction of a surfacing.
Conclusions. Analysis of the obtained data showed not only the presence of brittle fracture, but also an impact effect of moisture moving in the pores of asphalt concrete exceeding its structural strength. Using the experimental data, regression dependences of the wear and tear value on the standard flow parameters were obtained. For the pavements in use, the regression dependence makes it possible to predict the amount of wear and tear for the entire life cycle of the road.
 
Keywords: road surface wear, water pressure in a porous medium, traffic load, rutting, regression relationships, road life cycle. 


DOI: 10.36622/VSTU.2021.63.3.008

References

1. Aleksandrov, A. S. Metody teorii nasledstvennosti v raschetakh plasticheskikh deformatsii materialov i gruntov pri vozdeistvii povtoryayushchikhsya nagruzok / A. S. Aleksandrov, N. P. Aleksandrova, N. V. Kuzin. — Transportnoe stroitel'stvo. — 2009. — № 2. — https://high-way.ucoz.ru/_ld/1/113__—__2009_2.pdf.
2. Bakhrakh, G. S. Raschet usileniya dorozhnykh odezhd nezhestkogo tipa po kriteriyu ustalostnogo rastreskivaniya / G. S. Bakhrakh // Nauka i tekhnika v dorozhnoi otrasli. — 1999. — № 2. — S. 21—25.
3. Volkov, V. V. Mikrovolnovyi rezonansnyi metod dlya issledovaniya SVCh poter' v kaplyakh vody na tverdoi poverkhnosti / V. V. Volkov, V. Yu. Prishchepenko, V. N. Semenov, M. A. Suslin // Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy. — 2015. — № 3, t. 17. — S. 297—306.
4. Knyazev, A. V. Vliyaniya dinamicheskogo vozdeistviya transportnykh sredstv na dorozhnoe pokrytie / A. V. Knyazev, V. V. Volkov, A. I. Kotov // Perspektivy razvitiya nauki i obrazovaniya. Ch. 10: sb. nauch. tr. po materialam Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., Tambov, 31 yanvarya 2014 g. — Tambov: OOO «Konsaltingovaya kompaniya Yukom», 2014. — S. 69—70.
5. Mel'kumov, V. N. Prognozirovanie velichiny neobratimoi deformatsii dorozhnoi konstruktsii ot vozdeistviya transportnogo potoka / V. N. Mel'kumov, F. V. Matvienko, A. N. Kanishchev, V. V. Volkov // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2010. — № 3. — S. 81—92.
6. Rudenskii, A. V. Dorozhnye asfal'tobetonnye pokrytiya na modifitsirovannykh bitumakh / A. V. Rudenskii, Yu. I. Kalgin. — Voronezh: izd-vo VGASU, 2009. — 142 s.
7. Arabani, M. The effect of waste tire thread mesh on the dynamic behaviour of asphalt mixtures / M. Arabani, S. M. Mirabdolazimi, A. R. Sasani // J. Constr. Build. Mater. — 2010. — Vol. 24. — P. 1060—1068.
8. Fontes, L. P. T. L. Evaluating permanent deformation in asphalt rubber mixtures / L. P. T. L. Fontes, G. Triches, J. C. Pais, P. A. A. Pereira // J. Constr. Build. Mater. — 2010. — Vol. 24. — P. 1193—1200.
9. Kozlov, V. A. Modelling Failures of Asphalt Concrete Surfacings Caused by a Dynamic Impact of Water / V. A. Kozlov, A. I. Kotov, A. V. Loboda // Russian Journal of Building Construction and Architecture. —2019. — № 2 (42). — P. 34—42.
10. Leng, J. Characteristics and Behavior of Geogrid-Reinforced Aggregate under Cyclic Load: a Dissertation… for the Degree of Doctor of Philosophy / J. Leng. — North Carolina State University, Raleigh, USA, 2002. — 152 p.
11. Mahrez, A. Fatigue and deformation properties of glass fiber reinforced bituminous mixes / A. Mahrez, M. R. Karim, H. Y. Katman // J. Eastern Asia, Soc. Trans. Stud. — 2005. — Vol. 6. — P. 997—1007.
12. Mantzos, L. European energy and transport: trends to 2030 — update 2005 / L. Mantzos, P. Carpos. — Belgium: European Commission. — https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/trends_to_2030_update_2005.pdf.
13. Moghaddam, T. B. A review on fatique andrutting performance of asphalt mixes / T. B. Moghaddam, M. R. Karim, M. Abdelaziz // Scientific Research and Essays. — 2011. — Vol. 6. — P. 670—682.
14. Navarro, F. J. Thermorheological behaviour and storage stability of ground tire rubbermodified bitumens / F. J. Navarro, P. Partal, F. Martínez-Boza, C. Gallegos // Fuel. — 2001. — Vol. 83. — P. 2041—2049.
15. Suo, Z. Analysis of fatigue crack growth behavior in asphalt concrete material in wearing course / Z. Suo, W. G. Wong // J. Constr. Build. Mater. — 2009. — Vol. 23. — P. 462—468.
16. Volkov, V. V. Estimation of the dynamic effect of vehicles on an asphalt road surface / V. V. Volkov, A. V. Knyazev, V. N. Melkumov // Russian Journal of Building Construction and Architecture. — 2015. — № 1 (25). — Р. 34—43.
17. Werkmeister, S. Permanent deformation behaviour of unbound granular materials in pavement constructions: Ph. D. thesis / S. Werkmeister. — Dresden, Germany: University of Technology, 2003. — 189 p.
18. Xu, Q. Performance of fiber reinforced asphalt concrete under environmental temperature and water effects / Q. Xu, H. Chen, J. A. Prozzi // J. Constr Build Mater. — 2010. — Vol. 24, № 10. — P. 2003—2010.

 


 
Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS