Измерение коэффициента сцепления колеса автомобиля с покрытием автомобильной дороги в зависимости от крупности песка

Примечание. Коэффициент сцепления определяли прибором ППК-МАДИ при норме расхода песка 100 г/м³ и температуре СЛО -6 -7°С.

Применение крупных и средних песков повышает сцепные свойства СЛО на 16 % больше, чем мелкие пески, что увеличивает безопасность движения. При этом было установлено, что фрикционные свойства покрытия, обработанного средним или крупным песком, сохраняются в 3 - 4 раза дольше на поверхности, чем при обработке мелким песком. Это дает предпочтение использовать для борьбы с зимней скользкостью на автомобильных дорогах и городских улицах средние и крупные пески.

При обработке обледенелого покрытия фрикционными материалами происходит рост адгезионной и механической составляющих силы трения, а следовательно, и увеличение коэффициента сцепления. Однако, как отмечалось выше, плохое закрепление ПГМ на снежно-ледяных отложениях влечет за собой быстрое снижение эффективности фрикционных свойств материалов, особенно на дорогах с большой интенсивностью движения (> 1000 - 2000 авт./сут), за счет сноса зерен с поверхности проезжей части или быстрого его смешения со СЛО.

В Швейцарии проведенные эксперименты также подтвердили основной вывод о применении фрикционных материалов для борьбы с зимней скользкостью только на низовой сети автомобильных дорог с небольшой интенсивностью движения. При этом установлено, что расходы фрикционных материалов увеличиваются в 3 раза по сравнению с применением химического способа борьбы с зимней скользкостью [13].

Для увеличения эффективности фрикционных материалов на обледенелых покрытиях в настоящее время применяют два способа: нагрев ПГМ и/или обработка их твердыми или жидкими хлоридами.

Широкие исследования по применению нагретых фрикционных ПГМ были проведены на кафедре «Автомобильные дороги» Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета [14]. Проведенные экспериментальные исследования показали следующее.

По данным анализа аварийности, зимнее содержание дорог с уплотненным снежным покровом возможно, но лишь при интенсивности движения не более 1700 авт./сут с соблюдением основных требований к шероховатости проезжей части. Оптимальная высота макрошероховатости, создаваемая фрикционными материалами, должна быть в пределах 1,5 - 3 мм, а глубина закрепления зерен этих материалов не менее 0,5 - 0,6 их высоты.

- Наибольший эффект от использования нагретых фрикционных материалов достигается при температуре воздуха -5°С и ниже.

- Наилучшим материалом для создания макрошероховатости на поверхности уплотненного снежного покрова является нагретый щебень изверженных пород размером зерен 3 - 5 и 5 - 10 мм.

Коэффициент сцепления снежно-ледяных отложений на дорожных покрытиях, обработанных фрикционными материалами с различной нормой расхода, приведен в табл. 12.

Таблица 12

Коэффициент сцепления снежно-ледяных отложений дорожных покрытий, обработанных фрикционными материалами (поданным Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета)

* Пескосоляная смесь, содержащая NaCl в количестве 3 %.

Приведенные данные подтверждают, что наиболее эффективно использовать щебень размером зерен 3 - 5 и 5 - 10 мм при борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах с нормой расхода не менее 100 г/м² для щебня и 200 г/м² для песка.

К фрикционным ПГМ должны предъявляться следующие требования:

- большое сопротивление сжатию, дроблению, шлифованию и ударным нагрузкам, что препятствует измельчению и образованию пылевидных частиц;

- угловатая форма зерен увеличивает зацепление и снижает их снос с проезжей части автомобильной дороги;

- темный цвет повышает поглощение солнечной энергии (инфракрасные лучи) и тем самым способствует закреплению зерен на ледяной поверхности;

- одномерный зерновой состав (2 - 3 мм) обуславливает равномерное распределение фрикционных материалов и уменьшает вероятность повреждения автомобилей и распределительного оборудования;

- максимальный размер зерен фрикционных материалов не должен превышать 5 - 6 мм и содержать глинистые и пылеватые частицы, повышающие скользкость дорожного покрытия и пылимость в весенне-летний период;

- естественная влажность должна быть не более 4 - 5 %, так как при большей влажности снижается их сыпучесть, и они быстро смерзаются. Для предупреждения смерзания фрикционные материалы смешивают с хлоридами. Это мероприятие не только препятствует их смерзанию, но и повышает эффективность их применения при борьбе с зимней скользкостью.

Обработка фрикционных материалов солью, количество которой достигает примерно 1/30 по массе, предупреждает образование смерзшихся комков и способствует проникновению частиц в лед и их закреплению на поверхности льда или твердого снега. В результате этого затрудняется снос материала ветром и проходящими автомобилями [11].

Обработка фрикционных материалов солью облегчает погрузочно-разгрузочные работы и способствует более эффективной работе пескоразбрасывателей за счет повышения «текучести» песчаных частиц.

Фрикционные материалы, в которые введены химические вещества (от 5 до 30 % по массе) для плавления снежно-ледяных отложений в дорожной практике, называют комбинированными. Комбинированные ПГМ одновременно обладают фрикционными и химическими свойствами.