Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Обеспыливание автомобильных дорог

Закономерности эрозии дорожных и аэродромных покрытий


Закономерности эрозии дорожных и аэродромных покрытий

Эрозия дорожных покрытий происходит под воздействием нагрузок от движущихся транспортных средств и атмосферных факторов. На участках с неровностями эрозия увеличивается за счет ударов и проскальзывания колес. Повышение скоростей движения увеличивает динамические нагрузки, интенсивности ударов и истирающие усилия. Пыль и грязь способствует большему износу, воздействуя на поверхность покрытия как абразивный материал.

По данным Гипродорнии в южных сухих среднеазиатских районах износ гравийных покрытий 2 раза превышает износ аналогичных покрытий в центральных районах России.

Значительный износ материала верхних слоев происходит на дорогах с капитальными покрытиями. Особенно резко возрастает износ таких покрытий при наличии в составе движения тяжелых автомобилей и транспортных средств с шипованными шинами. Так, например, прохождение автомобилей по дорогам Австралии с осевой нагрузкой 100 кН по сравнению с приложением нагрузки, равной 82 кН (стандартная нагрузка, принятая в Австралии), увеличивает разрушение дорожных одежд в 2,2 раза.

На некоторых дорогах Японии при движении автомобилей с шипованными шинами количество оседающих частиц достигает в марте-апреле 110 г/м2. Фактические замеры износа асфальтобетонных покрытий показали, что в зимний период под воздействием шин с шипами в среднем он составляет 3,2 мм.

Аэродромные покрытия, кроме нагрузок от взлетной массы самолетов и влияния природно-климатических факторов, подвергаются дополнительным воздействиям давления газовых струй, высокотемпературному нагреву и агрессивному химическому воздействию несгоревшего топлива.

Процесс струйной эрозии представляет собой совместное действие скоростного и температурного потоков на поверхность покрытия. Повышенные температуры ослабляют структурные связи в материале, а скоростной напор увеличивает давление в порах, снижает сцепление между частицами и уносит их.

Критическая скорость потока воздушной струи, способная сдвинуть с места частицы грунта определенного диаметра, приведена ниже:

Для оценки вероятной эрозии покрытий необходимо знать характеристики скоростного поля в зоне контакта газовой струи с поверхностью покрытия и критические значения скоростного напора газовой струи начала разрушения материала покрытия.

Степень воздействия газовой струи на покрытие зависит в основном от температуры и скорости газа на срезе сопла двигателя самолета и его конструктивных особенностей. Наиболее высокие температуры газовая струя имеет на продолжении оси двигателя.

По мере удаления от оси струи ее температура и скорость уменьшаются. При увеличении угла наклона двигателя к горизонту температура воздействия увеличивается, как это имеет место у самолета ТУ-144 и самолетов вертикального взлета и посадки.

Нагрев и эрозия покрытия зависят от режима работы двигателей. Наиболее сильное эрозионное воздействие на покрытие возникает при работе двигателей на номинальном (N) и максимальном режимах при опробовании двигателей перед взлетом на концевых участках ВПП и на местах стоянок. Наименьшие температуры и потоки соответствуют режиму руления (0,25/V). В этом режиме из-за кратковременности воздействия и малых оборотов двигателей газовые струи не эродируют покрытие из прочих материалов, но могут вызвать эрозию грунта.

Противоэрозионные мероприятия или типы покрытий на аэродромах при эксплуатации самолетов с реактивными двигателями выбираются в зависимости от расчетног о типа самолета и его двигателей, предназначенных для базирования на аэродроме, продолжительности стоянки самолетов с работающими двигателями и их режима работы.

Покрытия мест стоянок, предстартовых площадок и концевых участков должны выдерживать воздействие температур струй расчетного типа самолета, быть устойчивыми при воздействии скоростей потока не менее 200 м/с и иметь достаточную износоустойчивость и эрозионную стойкость верхних слоев покрытий. Остальные участки покрытий ВПП, РД и МС, а также обочин и сопряжений торцовых участков к ВПП должны быть устойчивыми против выдувания и беспыльными.

Рис. 1. Схема расположения участков, требующих проведения мероприятий по предотвращению струйной эрозии
1 – взлетно-посадочная полоса (ВПП); 2 — устройство термоизоляционных защитных слоев; 3 – укрепление грунтовых сопряжений торцовых участков ВПП; 4 – предстартовая площадка; 5 — укрепление грунтовых обочин РД и предстартовых площадок; 6 — место стоянки (МС); 7 — рулежная дорожка (РД)

Для разработки мероприятий по предотвращению эрозии покрытий важно знать характеристики термоэрозионной устойчивости материалов покрытий и площади их воздействий.

Цементобетон без поверхностных разрушений наиболее термостойкий – он выдерживает кратковременные (до 1 мин) воздействия температур до 300 °С. Однако при часто повторяющемся нагреве цементобетонных покрытий до 200 °С с последующим охлаждением в его поверхностном слое возникают температурные перенапряжения, приводящие к шелушению и разрушению покрытия.

Наиболее полно особенности высокотемпературных деформаций при температурной эрозии аэродромных цементобетонных покрытий изучены В. Е. Тригони.

Плотный асфальтобетон сохраняет свою прочность и устойчивость в течение 3-4 мин при температурах в потоке до 110-120 °С и скоростях потока до 50 м/с. Органоминеральные смеси с битумом могут выдержать температуру до 80 “С и скоростной поток не свыше 30-40 м/с. Гравийно-щебеночные покрытия разрушаются при скорости газового потока более 50 м/с.

Эти показатели позволяют оценивать термоэрозионную стойкость материалов покрытий и выбирать материал, обеспечивающий полное предотвращение пылеобразования, определять по параметрам термовоздушной струи зоны ВПП и летного поля, необходимые для проведения мероприятий по обеспыливанию.





Похожие статьи:
Обеспыливание автомобильных дорог и аэродромов

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Обеспыливание автомобильных дорог

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум