СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА СО ЛЬДОМ Российский патент 2024 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к области испытаний и касается способа определения сцепления асфальтобетона со льдом. Также рассматривается конструкция измерительного стенда, позволяющего проводить эти измерения.

Зимнюю скользкость на дорожных покрытиях создают все виды снежно-ледяных отложений, снижающих коэффициент сцепления автомобиля с покрытием. При ее образовании ухудшаются условия эксплуатации дороги, уменьшается скорость движения транспортных средств и возрастает количество дорожно-транспортных происшествий. Для борьбы с зимней скользкостью в настоящее время используются механические способы и (или) химические вещества и их смеси, способствующие разрушению и удалению льда с поверхности покрытия.

Химические способы борьбы с зимней скользкостью основаны на применении химических средств - солей, в основном хлоридов, обладающих способностью при контакте переводить снежно-ледяные отложения в раствор, не замерзающий при отрицательных температурах. К механическим способам можно отнести оснащение шин шипами противоскольжения, что позволяет существенно повысить коэффициент сцепления при движении по обледенелой поверхности дороги. Массовое использование ошипованных шин поддерживает повышенную шероховатость ледяного покрытия, что обеспечивает дополнительное увеличение коэффициента сцепления . Однако применение шипов не лишено недостатков. Проблема влияния ошипованных шин на износ дорожного полотна возникла еще в начале 70-х годов, когда имело место достаточно массовое применение шипов в Западной Европе, Северной Америке и Японии. Вскоре после этого применение шипов противоскольжения в ряде стран стало ограничиваться или было запрещено.

Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом разработан способ определения сцепления и угла трения частично разрушенного объёма льда с ненарушенным ледяным покровом (RU2365885, опубликовано 27.08.2009 Бюл. № 24).

Способ определения сцепления и угла трения частично разрушенного объема льда с ненарушенным ледяным покровом заключается в пробуривании во льду скважины, размещении в ней зонда, создании в гидроцилиндре повышенного давления, создающего внедрение в стенку скважины расположенных соосно относительно гидроцилиндра инденторов, и измерении давления в цилиндре. При этом пробуривают вторую скважину на некотором расстоянии от первой и выдавливают в нее ледовый керн, имеющий форму усеченного конуса, извлекают ледяной керн и по измеренному давлению и измеряемым геометрическим параметрам данного ледяного керна определяют угол трения и сцепления льда. Технический результат - расширение перечня определяемых характеристик физического объекта.

Недостатком способа является невозможность определения прочности льда при его разрушении вплоть до смятия вследствие поверхностного, радиального воздействия на стенку скважины. Кроме того, испытания требуют длительного времени, что не дает возможности получить статистически значимое количество данных.

Техническим результатом изобретения является определение усилий сцепления льда с асфальтобетоном при осевом растяжении и сдвиге.

Указанный результат достигается тем, что испытуемый образец асфальтобетона зажимается в двух половинках разъемного цилиндра с последующей установкой на линии отрыва неразъемного цилиндра. В неразъемный цилиндр заливается вода и устанавливается в морозильную камеру. После выдержки 5 часов в морозильной камере образец вынимается и устанавливается на испытательную машину. При испытании на осевой отрыв производится зажим пластин. После чего включается испытательная машина которая обеспечивает усилие вдоль продольной оси пары цилиндров в системе «лед-асфальтобетон». Усилие прикладывается до момента разъединения образца асфальтобетона от цилиндра со льдом. Усилие при котором производится разрыв указывается цифровым значением разрывной машины с последующим определением усилия прилагаемого на 1 см².

При испытании на сдвиг используют ту же самую оснастку, то есть неразъемный цилиндр со льдом и разъемный цилиндр с зажатым в нем исследованным образцом асфальтобетона прикрепленный через упор, соединенный с неподвижным элементом болтом. При приложении нагрузки от испытательной машины по линии сдвига, через сдвигающую пластину. Производится смещение по линии сдвига с определением усилия.

Сущность предлагаемого способа иллюстрируется фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 представлен измерительный стенд при испытании на осевой отрыв.

На фиг. 2 представлен измерительный стенд при испытании на поперечный сдвиг.

1 - верхняя пластина;

2 - пластина неразъемного цилиндра;

3 - неразъемный цилиндр;

4 - разъёмный цилиндр;

5 - болт разъёмного цилиндра;

6 - болт;

7 - траверса;

8 - кольцо;

9 - нижняя пластина;

10 - упор;

11 - неподвижный элемент;

12 - сдвигающая пластина.

Образец асфальтобетона укладывают в разъёмный цилиндр 4 и прочно фиксируют болтами 5 в местах соединения. Неразъемный цилиндр 3 устанавливают на разъёмный цилиндр 4. Наружную часть места контакта цилиндров дополнительно герметизируют. Патрон (единое целое разъёмного и неразъёмного цилиндра) загружается в морозильную камеру, температура в которой -20°С. В неразъемный цилиндр 3 заливается дистиллированная вода, процесс заморозки составляет 5 часов, в результате лед адгезирует (сцепляется) со стандартным образцом асфальтобетона зажатым в разъемном цилиндре 4. Спустя 5 часов патрон извлекают из камеры и в течении 1 минуты устанавливают его в зажимы разрывной машины и проводят испытание.

При испытании на осевой отрыв усилие разрывной машины прилагается через ее зажимные устройства к верхней пластине 1 и через карабин передает на пластину 2 неразъемного цилиндра 3 с находящимся в нем льдом. Разъемный цилиндр 4 через болты 6 соединяются с траверсой 7 в середине которой устанавливается шпилька с кольцом 8, которая соединяется с нижней пластиной 9. Нижняя пластина 9 зажимается в противоположное зажимное устройство испытательной машины. При приложении осевого растягивающего усилия к пластинам 1 и 9 происходит центрирование посредством карабина и шпильки с кольцом 8. Скорости движения зацепов разрывной машины (3,0±0,3) мм/мин. Приложение усилия производят до полного разъединения асфальтобетона и льда по линии отрыва с фиксацией усилия по которому производим разрыв. Максимальное показание силоизмерителя принимают за разрушающую нагрузку.

При испытании на сдвиг используют ту же самую оснастку, то есть неразъемный цилиндр 3 со льдом и разъемный цилиндр 4 с зажатым в нем исследованным образцом асфальтобетона прикрепленный через упор 10, соединенный с неподвижным элементом 11. При приложении нагрузки от испытательной машины по линии сдвига, через сдвигающую пластину 12 происходит смещение по линии сдвига. Скорости движения зацепов разрывной машины (3,0±0,3) мм/мин. Максимальное показание силоизмерителя принимают за разрушающую нагрузку.

Изобретение относится к области испытаний и касается способа определения сцепления асфальтобетона со льдом. Сущность: испытуемый образец асфальтобетона зажимают в двух половинках разъемного цилиндра с последующей установкой на линии отрыва неразъемного цилиндра. В неразъемный цилиндр заливают воду и устанавливают в морозильную камеру, после истечения некоторого времени образец устанавливают в испытательную машину, обеспечивающую усилие вдоль продольной оси пары цилиндров в системе «лед-асфальтобетон», усилие прикладывают до момента разъединения образца асфальтобетона от цилиндра со льдом. Определяют усилие, при котором производится разрыв льда с асфальтобетоном, указанное цифровым значением силоизмерителя разрывной машины с последующим определением усилия, прилагаемого на 1 см². Технический результат: возможность определения усилий сцепления льда с асфальтобетоном при осевом растяжении и сдвиге. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения сцепления асфальтобетона со льдом, отличающийся тем, что испытуемый образец асфальтобетона зажимают в двух половинках разъемного цилиндра с последующей установкой на линии отрыва неразъемного цилиндра, при этом в неразъемный цилиндр заливают воду и устанавливают в морозильную камеру, после истечения некоторого времени образец устанавливают в испытательную машину, обеспечивающую усилие вдоль продольной оси пары цилиндров в системе «лед-асфальтобетон», усилие прикладывают до момента разъединения образца асфальтобетона от цилиндра со льдом, причем определяют усилие, при котором производится разрыв льда с асфальтобетоном, указанное цифровым значением силоизмерителя разрывной машины с последующим определением усилия, прилагаемого на 1 см².

2. Способ определения сцепления асфальтобетона со льдом по п.1, отличающийся тем, что нагрузку от испытательной машины прикладывают по линии сдвига, через сдвигающую пластину.

3. Способ определения сцепления асфальтобетона со льдом по п.1 или п.2, отличающийся тем, что максимальное показание силоизмерителя принимают за разрушающую нагрузку.