RU2405882C1 - Method for forecasting of condition of motor roads with asphalt coats and assignment of justified timings of repair works - Google Patents

Method for forecasting of condition of motor roads with asphalt coats and assignment of justified timings of repair works Download PDF

Info

Publication number
RU2405882C1
RU2405882C1 RU2009126014/03A RU2009126014A RU2405882C1 RU 2405882 C1 RU2405882 C1 RU 2405882C1 RU 2009126014/03 A RU2009126014/03 A RU 2009126014/03A RU 2009126014 A RU2009126014 A RU 2009126014A RU 2405882 C1 RU2405882 C1 RU 2405882C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
free energy
value
asphalt concrete
specific heat
increment
Prior art date
Application number
RU2009126014/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Завьялов (RU)
Михаил Александрович Завьялов
Александр Михайлович Завьялов (RU)
Александр Михайлович Завьялов
Виктор Панфилович Попов (RU)
Виктор Панфилович Попов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)"
Priority to RU2009126014/03A priority Critical patent/RU2405882C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2405882C1 publication Critical patent/RU2405882C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Road Repair (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: thermal properties of asphalt coat are determined, namely, specific heat capacity Ch, free energy increment δF, coefficient of free energy deficit kdef, besides, initial value is value of specific heat capacity of asphalt coat in the beginning of operation, and change of this value is monitored in process of operation, curves of specific heat capacity and increment of free energy dependence on time are periodically built, starting from initial values with account of reference points, at the same time free energy deficit increment is determined, using the following formula:
Figure 00000028
where m - value that is numerically equal to material density, mass dimension, g; T - temperature of coat material (in calculations T=20°C), °C;
Figure 00000029
-initial value of Ch, J/(kg·°C); then free energy deficit coefficient kdef is calculated using the following formula:
Figure 00000030
, where \δF\ - module of free energy increment at this moment of time, δFmax - maximum value of this increment for the period of operation; kdef is considered as criterion that determines timing of repair works completion, and if current value kdef(t) is higher than rated value
Figure 00000031
i.e.
Figure 00000032
conclusion is made on the necessity to perform repair works. Besides rated value of free energy deficit coefficent
Figure 00000033
in the beginning of operation is accepted within the limits of numerical values from 3 to 6, depending on conditions of road surface operation and type of asphalt, and current specific heat capacity Ch is determined at least once a year; at the same time after each other operating stage, when selecting technology of repair works, rated value of free energy deficit coefficient is determined at the moment of another repair completion, which has a trend of decreasing (not increasing) compared to previous value, and limits of specific heat capacity Ch with time take values from 975 to 1578 J/(kg·°C), depending on conditions of road surface operation and type of asphalt.
EFFECT: increased efficiency of forecasting condition of motor roads with asphalt coats and assignment of justified timings of repair works.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области диагностики и оценки состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями, а именно к прогнозированию состояния асфальтобетонного покрытия и назначению обоснованных сроков ремонтных работ.The invention relates to the field of diagnostics and assessment of the condition of roads with asphalt concrete coatings, namely, to predict the condition of asphalt concrete pavement and the appointment of reasonable terms for repair work.

Известен способ прогнозирования состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями, по которому определяют ровность асфальтобетонного покрытия и по ухудшению состояния ровности судят об эксплуатационно-техническом состоянии асфальтобетонного покрытия (ОДН 218.1.052-2002. Оценка прочности нежестких дорожных одежд (взамен ВСН 52-89). - М.: Информавтодор, 2002, - 65 с.).There is a method for predicting the condition of roads with asphalt concrete pavement, which determines the evenness of the asphalt concrete pavement and judging the deterioration of the evenness state of the operational and technical condition of the asphalt concrete pavement (ODN 218.1.052-2002. Strength assessment of non-rigid pavements (instead of VSN 52-89). - M .: Informavtodor, 2002, - 65 p.).

Однако такой способ недостаточно эффективен, так как показатель ровности является лишь внешним проявлением внутренних процессов, происходящих в дорожном покрытии, и только косвенно оценивает его состояние, не указывая на остаточный ресурс.However, this method is not effective enough, since the evenness indicator is only an external manifestation of the internal processes occurring in the road surface, and only indirectly evaluates its condition, without indicating a residual resource.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ прогнозирования состояния асфальтобетонного покрытия, по которому определяют степень прочности как отношение фактического модуля упругости материала покрытия к расчетному (ОДН 218.0.006-2002. Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог (взамен ВСН 6-90). - М.: Информавтодор, 2002, - 139 с.)The closest in technical essence and the achieved effect is a method for predicting the status of asphalt concrete pavement, which determines the degree of strength as the ratio of the actual elastic modulus of the coating material to the calculated one (ODN 218.0.006-2002. Rules for the diagnosis and assessment of the condition of roads (instead of VSN 6-90 ). - M.: Informavtodor, 2002, - 139 p.)

Однако такой способ прогнозирования состояния асфальтобетонного покрытия недостаточно эффективен и не обеспечивает обоснованного назначения межремонтных сроков службы асфальтобетонного покрытия, поскольку не учитывается динамика кумуляции остаточных деформаций, изменение отношения остаточной и упругой компонент деформации сжатия в процессе старения дорожного покрытия. Поскольку в реальных условиях эксплуатации асфальтобетонное покрытие испытывает многократные нагружения с накоплением остаточных деформаций.However, this method of predicting the status of asphalt concrete pavement is not effective enough and does not provide a reasonable assignment of the overhaul life of an asphalt concrete pavement, since the dynamics of cumulation of residual deformations, changes in the ratio of the residual and elastic components of compression deformation during aging of the pavement are not taken into account. Since under actual operating conditions, the asphalt concrete pavement undergoes multiple stresses with the accumulation of residual deformations.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности прогнозирования состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями и назначение обоснованных сроков ремонтных работ асфальтобетонных покрытий.The objective of the invention is to increase the efficiency of forecasting the condition of roads with asphalt concrete pavements and the appointment of reasonable terms for repair work on asphalt concrete pavements.

Достигается это тем, что в способе прогнозирования состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями и назначения обоснованных сроков ремонтных работ асфальтобетонных покрытий, по которому определяют коэффициент прочности, равный отношению фактического модуля упругости асфальтобетонного покрытия к расчетному (требуемому), при этом определяют теплофизические характеристики асфальтобетонного покрытия, а именно удельную теплоемкость Ст, приращение свободной энергии δF, коэффициент дефицита свободной энергии kдеф, причем в качестве исходного значения берут величину удельной теплоемкости асфальтобетонного покрытия в начале эксплуатации и контролируют изменение этого значения в процессе эксплуатации, строят графики зависимости удельной теплоемкости и приращение свободной энергии от времени, исходя из начальных значений с учетом реперных точек, при этом определяют приращение дефицита свободной энергии по формулеThis is achieved by the fact that in the method for predicting the condition of roads with asphalt concrete pavements and assigning reasonable terms for repair work on asphalt concrete pavements, according to which the strength coefficient is determined equal to the ratio of the actual elastic modulus of the asphalt concrete pavement to the calculated (required) one, while the thermal properties of the asphalt concrete pavement are determined, namely, the specific heat Cm free energy increment δF, the free energy deficit ratio k dEF, wherein as the initial value, take the specific heat capacity of the asphalt concrete coating at the beginning of operation and monitor the change in this value during operation, plot the specific heat and the increment of free energy versus time, based on the initial values taking into account reference points, and determine the increment of the free energy deficit according to the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где μ - величина, численно равная плотности материала, размерности массы, г; Т - температура материала покрытия (в расчетах T=20°С), °С;

Figure 00000002
- начальное значение величины Ст, Дж/(кг·°С);where μ is a quantity numerically equal to the density of the material, the dimensions of the mass, g; T is the temperature of the coating material (in the calculations T = 20 ° C), ° C;
Figure 00000002
- the initial value of the quantity C t , J / (kg · ° C);

затем производят вычисление коэффициента дефицита свободной энергии kдеф по формулеthen calculate the coefficient of deficit of free energy k def according to the formula

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где

Figure 00000004
- модуль приращения свободной энергии в данный момент времени, δFmax - максимальное значение этого приращения за период эксплуатации; kдеф рассматривают как критерий, определяющий срок производства ремонтных работ и при текущем значении kдеф(t) больше нормативного значения
Figure 00000005
, то есть
Figure 00000006
, делают заключение о необходимости проведения ремонтных работ.Where
Figure 00000004
is the free energy increment modulus at a given moment in time, δF max is the maximum value of this increment during the operation period; k def is considered as a criterion that determines the period of repair work and at the current value of k def (t) is greater than the standard value
Figure 00000005
, i.e
Figure 00000006
, make a conclusion about the need for repairs.

Причем нормативное значение коэффициента дефицита свободной энергии

Figure 00000007
, в начале эксплуатации принимают в пределах числовых значений от 3 до 6, в зависимости от условий эксплуатации дорожного покрытия и типа асфальтобетона, а текущую удельную теплоемкость Ст определяют не реже одного раза в год; при этом после каждого эксплуатационного этапа при выборе технологии ремонтных работ определяют нормативное значение коэффициента дефицита свободной энергии на момент окончания очередного ремонта, которое имеет тенденцию к уменьшению (невозрастанию) по сравнению с предыдущим значением, а пределы удельной теплоемкости Ст от времени принимают значения от 975 до 1578 Дж/(кг·°С), в зависимости от условий эксплуатации дорожного покрытия и типа асфальтобетона.Moreover, the normative value of the coefficient of deficit of free energy
Figure 00000007
, at the beginning of operation, they are accepted within the range of numerical values from 3 to 6, depending on the operating conditions of the road surface and the type of asphalt concrete, and the current specific heat capacity С t is determined at least once a year; in this case, after each operational stage, when choosing a technology for repair work, the standard value of the coefficient of free energy deficit at the time the next repair is completed is determined, which tends to decrease (not increase) compared to the previous value, and the specific heat limits С t take values from 975 from time to time up to 1578 J / (kg · ° С), depending on the operating conditions of the road surface and the type of asphalt concrete.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что в заявляемом способе определяют теплофизические характеристики асфальтобетонного покрытия, а именно удельную теплоемкость Ст, приращение свободной энергии δF, коэффициент дефицита свободной энергии kдеф, причем в качестве исходного значения берут величину удельной теплоемкости асфальтобетонного покрытия в начале эксплуатации и контролируют изменение этого значения в процессе эксплуатации, строят графики зависимости удельной теплоемкости и приращение свободной энергии от времени, исходя из начальных значений с учетом реперных точек, при этом определяют приращение дефицита свободной энергии по формулеA comparative analysis with the prototype shows that in the claimed method, the thermophysical characteristics of the asphalt concrete coating are determined, namely, specific heat C t , increment of free energy δF, coefficient of free energy deficit k def , and the specific heat capacity of asphalt concrete coating at the beginning of operation is taken as the initial value and control the change in this value during operation, build graphs of the specific heat and the increment of free energy over time based on the initial values, taking into account the reference points, this determines the increment of the free energy deficit according to the formula

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где μ - величина, численно равная плотности материала, размерности массы, г; Т - температура материала покрытия (в расчетах T=20°С), °С;

Figure 00000008
- начальное значение величины Ст, Дж/(кг·°С);where μ is a quantity numerically equal to the density of the material, the dimensions of the mass, g; T is the temperature of the coating material (in the calculations T = 20 ° C), ° C;
Figure 00000008
- the initial value of the quantity C t , J / (kg · ° C);

затем производят вычисление коэффициента дефицита свободной энергии kдеф по формулеthen calculate the coefficient of deficit of free energy k def according to the formula

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где |δF| - модуль приращения свободной энергии в данный момент времени, δFmax - максимальное значение этого приращения за период эксплуатации; kдеф рассматривают как критерий, определяющий срок производства ремонтных работ и при текущем значении kдеф(t) больше нормативного значения kдеф(t), то есть

Figure 00000009
, делают заключение о необходимости проведения ремонтных работ.where | δF | is the free energy increment modulus at a given moment in time, δF max is the maximum value of this increment during the operation period; kdef is considered as a criterion that determines the period of repair work and at the current value of kdef (t) is greater than the standard value of kdef (t), i.e.
Figure 00000009
, make a conclusion about the need for repairs.

Причем нормативное значение коэффициента дефицита свободной энергии

Figure 00000010
в начале эксплуатации принимают в пределах числовых значений от 3 до 6, в зависимости от условий эксплуатации дорожного покрытия и типа асфальтобетона, а текущую удельную теплоемкость Ст определяют не реже одного раза в год; при этом после каждого эксплуатационного этапа при выборе технологии ремонтных работ определяют нормативное значение коэффициента дефицита свободной энергии на момент окончания очередного ремонта, которое имеет тенденцию к уменьшению (невозрастанию) по сравнению с предыдущим значением, а пределы удельной теплоемкости Ст от времени принимают значения от 975 до 1578 Дж/(кг·°С), в зависимости от условий эксплуатации дорожного покрытия и типа асфальтобетона.Moreover, the normative value of the coefficient of deficit of free energy
Figure 00000010
at the beginning of operation, they are accepted within the range of numerical values from 3 to 6, depending on the operating conditions of the road surface and the type of asphalt concrete, and the current specific heat capacity С t is determined at least once a year; in this case, after each operational stage, when choosing a technology for repair work, the standard value of the coefficient of free energy deficit at the time the next repair is completed is determined, which tends to decrease (not increase) compared to the previous value, and the specific heat limits С t take values from 975 from time to time up to 1578 J / (kg · ° С), depending on the operating conditions of the road surface and the type of asphalt concrete.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «НОВИЗНА».Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "NOVELTY."

Сравнение заявляемого способа с другими техническими решениями показывает, что известен способ прогнозирования состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями, по которому определяют ровность асфальтобетонного покрытия и по ухудшению состояния ровности судят об эксплуатационно-техническом состоянии асфальтобетонного покрытия (ОДН 218.1.052-2002. Оценка прочности нежестких дорожных одежд (взамен ВСН 52-89). - М.: Информавтодор, 2002, - 65 с.).A comparison of the proposed method with other technical solutions shows that there is a known method for predicting the condition of roads with asphalt concrete pavements, which determine the evenness of the asphalt concrete pavement and judge the operational and technical condition of the asphalt concrete pavement by deterioration of the evenness (ODN 218.1.052-2002. Strength assessment of non-rigid road clothes (instead of VSN 52-89). - M .: Informavtodor, 2002, - 65 p.).

Однако такой способ недостаточно эффективен, так как показатель ровности является лишь внешним проявлением внутренних процессов, происходящих в дорожном покрытии, и только косвенно оценивает его состояние, не указывая на остаточный ресурс. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ».However, this method is not effective enough, since the evenness indicator is only an external manifestation of the internal processes occurring in the road surface, and only indirectly evaluates its condition, without indicating a residual resource. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "INVENTIVE LEVEL".

Пример осуществления изобретения.An example embodiment of the invention.

В способе прогнозирования состояния асфальтобетонного покрытия помимо физико-механических характеристик материала асфальтобетонного покрытия (плотность, модуль упругости, коэффициент сцепления) определяют (измеряют и вычисляют) и теплофизические характеристики: удельную теплоемкость, коэффициент дефицита свободной энергии. Причем в качестве базисного параметра берут значение (величину) удельной теплоемкости в начале эксплуатации, контролируют это значение в процессе эксплуатации не реже одного раза в год, после чего с учетом реперных точек строят графики зависимостей удельной теплоемкости и вариации свободной энергии от времени. Затем определяют текущее значение коэффициента дефицита свободной энергии. При выполнении неравенства, когда текущее значение коэффициента дефицита свободной энергии становится больше нормативного, делают заключение о необходимости проведения ремонтных работ, вид и технологические особенности которых определяют после дополнительного визуального исследования и экономических возможностей.In the method for predicting the condition of an asphalt concrete pavement, in addition to the physicomechanical characteristics of the material of the asphalt concrete pavement (density, elastic modulus, adhesion coefficient), thermal properties are also determined (measured and calculated): specific heat capacity, free energy deficit coefficient. Moreover, the value (value) of specific heat at the beginning of operation is taken as a basic parameter, this value is monitored during operation at least once a year, after which, taking into account the reference points, graphs of the specific heat and free energy variation versus time are constructed. Then determine the current value of the coefficient of deficit of free energy. When the inequality is fulfilled, when the current value of the coefficient of free energy deficit becomes more than the normative, they make a conclusion about the need for repair work, the type and technological features of which are determined after additional visual research and economic opportunities.

По завершению строительства дорожного асфальтобетонного покрытия определяют начальное (исходное) значение базисной величины его материала - удельной теплоемкости в соответствии с требованиями ГОСТ 23250-78 (ГОСТ 23250-78. Материалы строительные. Метод определения удельной теплоемкости. - М.: Изд-во стандартов, 1979, - 8 с.).Upon completion of the construction of the road asphalt concrete pavement, the initial (initial) value of the base value of its material is determined - specific heat in accordance with the requirements of GOST 23250-78 (GOST 23250-78. Building materials. Method for determining specific heat. - M .: Publishing house of standards, 1979, - 8 p.).

Определяют также начальное значение плотности материала дорожного покрытия и суммарное изменение ровности. Значения этих двух величин должны удовлетворять нормативным значениям.The initial value of the density of the material of the road surface and the total change in flatness are also determined. The values of these two values must satisfy the normative values.

Применяя рекомендуемые алгоритмы (Завьялов М.А. Термодинамическая теория жизненного цикла дорожного асфальтобетонного покрытия: Монография. - Омск: СибАДИ, 2007, - 283 с.), вычисляют с помощью программного продукта Mathcad начальные значения величин, необходимых для мониторинга и прогнозирования состояния покрытия и назначения обоснованных сроков ремонтных мероприятий. Значения величин помещают в таблицу. Например:Using the recommended algorithms (MA Zavyalov, Thermodynamic theory of the life cycle of road asphalt pavement: Monograph. - Omsk: SibADI, 2007, - 283 pp.), Using the Mathcad software product, the initial values of the values needed to monitor and predict the state of the pavement and appointment of reasonable terms for repair activities. Values are placed in a table. For example:

ВеличиныQuantities Тип асфальтобетонаType of asphalt concrete мелкозернистый плотный асфальтобетон типа А, марки I (категория дороги 1-Б)fine-grained dense asphalt concrete, type A, grade I (road category 1-B) мелкозернистый плотный асфальтобетон типа Б, марки I (категория дороги I-A)fine-grained dense asphalt concrete type B, grade I (road category I-A) удельная теплоемкость, Дж/(кг·°С)specific heat, J / (kg · ° С) 10471047 980980 коэффициент пластичностиductility coefficient 1one 1one плотность, кг/м3 density, kg / m 3 26502650 25002500 коэффициент технологичностиtechnological coefficient 0,20.2 0,190.19 модуль упругости, МПаmodulus of elasticity, MPa 31203120 27002700 вариация свободной энергии, Джvariation of free energy, J 21002100 24002400 нормативный коэффициент дефицита свободной энергииnormative coefficient of free energy deficit 3,143.14 3,753.75 коэффициент сцепления колеса с покрытиемcoated wheel grip 0.60.6 0.650.65

Величина модуля упругости материала покрытия вычисляется из следующего выраженияThe elastic modulus of the coating material is calculated from the following expression

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

где ρ - плотность материала; g - ускорение свободного падения; h - толщина слоя дорожного покрытия; kT,V=d(lnT)/dV=dT/(TdV), числовые значения kT,V берутся из таблиц работы (Завьялов М.А. Термодинамическая теория жизненного цикла дорожного асфальтобетонного покрытия: Монография. - Омск: СибАДИ, 2007. - С.218-221] Т - температура, V - объем, t - время; t0 - начальное время.where ρ is the density of the material; g is the acceleration of gravity; h is the thickness of the pavement layer; k T, V = d (lnT) / dV = dT / (TdV), numerical values of k T, V are taken from the tables of work (Zavyalov M.A. Thermodynamic theory of the life cycle of road asphalt concrete pavement: Monograph. - Omsk: SibADI, 2007 . - S.218-221] T - temperature, V - volume, t - time; t 0 - initial time.

Эти значения вносят также в эксплуатационный паспорт автомобильной дороги. В процессе мониторинга состояния материала дорожного покрытия с целью коррекции текущих значений, характеризующих это состояние, периодически экспериментально определяют значение удельной теплоемкости материала. Рассматривая полученное значение величины удельной теплоемкости в качестве реперной точки, корректируют зависимости удельной теплоемкости от времени эксплуатации на основе анализа их квазилинейности по реперным точкам. Такую коррекцию проводят не реже одного раза в год.These values are also entered in the operational passport of the road. In the process of monitoring the state of the material of the road surface in order to correct the current values characterizing this state, the value of the specific heat of the material is periodically determined experimentally. Considering the obtained value of the specific heat capacity as a reference point, the dependences of the specific heat on the operating time are adjusted based on the analysis of their quasilinearity in the reference points. Such correction is carried out at least once a year.

На фиг.1 графики зависимостей удельной теплоемкости и вариации свободной энергии от времени построены, исходя из начальных значений, указанных в таблице с учетом реперных точек. Приводятся следующие зависимости от времени (фиг.1): 1 и 2 - вариации свободной энергии, Дж; 3 и 4 - величины удельной теплоемкости, Дж/(кг·°С), для дорожных асфальтобетонных покрытий, рассматриваемых в таблице, соответственно; 5 - величина удельной теплоемкости, построенная с учетом реперных точек; 6 и 7 - теоретический и «скорректированный» коэффициент дефицита свободной энергии (на фиг.1 - левая шкала; для наглядности изображения значение коэффициента умножено на 103).In Fig. 1, the graphs of the dependences of specific heat and free energy variations on time are plotted based on the initial values indicated in the table with reference points. The following time dependences are given (FIG. 1): 1 and 2 — free energy variations, J; 3 and 4 - the specific heat, J / (kg · ° C), for road asphalt pavements, considered in the table, respectively; 5 - the value of specific heat, built taking into account the reference points; 6 and 7 — theoretical and “adjusted” coefficient of free energy deficit (in Fig. 1 - the left scale; for clarity of the image, the coefficient value is multiplied by 10 3 ).

Установлено, что момент времени начала выполнения ремонтных работ характеризуется дефицитом свободной энергии, ее отрицательным приращением. Приращение свободной энергии F материала покрытия вычисляют из следующего выражения (Завьялов М.А. Термодинамическая теория жизненного цикла дорожного асфальтобетонного покрытия: Монография. - Омск: СибАДИ, 2007, - 283 с.)It is established that the time point for the start of repair work is characterized by a deficit of free energy, its negative increment. The free energy increment F of the coating material is calculated from the following expression (MA Zavyalov, Thermodynamic theory of the life cycle of road asphalt concrete pavement: Monograph. - Omsk: SibADI, 2007, - 283 p.)

Figure 00000012
,
Figure 00000012
,

где Ст - удельная теплоемкость; μ - величина, численно равная плотности материала, размерности массы, Т - температура,

Figure 00000013
- начальное значение величины Ст.where C t - specific heat; μ is a quantity numerically equal to the density of the material, the dimensions of the mass, T is the temperature,
Figure 00000013
- the initial value of C t.

Введенный коэффициент дефицита свободной энергии, равный отношению модуля приращения свободной энергии в данный момент времени к максимальному значению этого приращения за весь период эксплуатации

Figure 00000014
, рассматривается как нормативный критерий, определяющий срок производства ремонтных работ. Иначе говоря, момент времени, в который текущее значение kдеф(t) становится больше нормативного значения
Figure 00000015
, то есть
Figure 00000016
.The introduced coefficient of free energy deficit, equal to the ratio of the absolute value of the increment of free energy at a given time to the maximum value of this increment for the entire period of operation
Figure 00000014
, is considered as a normative criterion that determines the period of repair work. In other words, the point in time at which the current value of k def (t) becomes greater than the standard value
Figure 00000015
, i.e
Figure 00000016
.

Нормативное значение коэффициента дефицита свободной энергии получено в пределах числовых значений от 3 до 6, в зависимости от условий эксплуатации дорожного покрытия и типа асфальтобетона (фиг.2). Например, коэффициент дефицита свободной энергии для асфальтобетона типа А и первой категории принимает значение, близкое к левой границе, для пористого асфальтобетона и второй категории дороги - к правой границе.The normative value of the coefficient of free energy deficit is obtained within numerical values from 3 to 6, depending on the operating conditions of the road surface and the type of asphalt concrete (figure 2). For example, the coefficient of free energy deficit for asphalt concrete of type A and the first category takes a value close to the left border, for porous asphalt concrete and the second category of road to the right border.

На фиг.2. построена зависимость коэффициента дефицита свободной энергии kдеф от времени эксплуатации покрытия. Рассмотрены следующие случаи: 1 - крупнозернистый пористый асфальтобетон марки II (категория дороги I-Б, интенсивность движения 7-10 тыс.авт./сутки); 2 - мелкозернистый плотный асфальтобетон типа А, марки I (категория дороги I-Б, интенсивность движения 15-20 тыс.авт./сутки); 3 - мелкозернистый плотный асфальтобетон типа Б, марки I (категория дороги I-A, интенсивность движения>20 тыс.авт./сутки); 4 - мелкозернистый плотный асфальтобетон типа Б, марки I (категория дороги II, интенсивность движения 5-7 тыс.авт./сутки). Для линий 1 и 2 рассчитаны значения нормативного коэффициента дефицита, равного соответственно

Figure 00000017
и
Figure 00000018
.In figure 2. the dependence of the coefficient of free energy deficit k def on the operating time of the coating is constructed. The following cases were considered: 1 - coarse-grained porous asphalt concrete grade II (road category I-B, traffic intensity of 7-10 thousand aut./day); 2 - fine-grained dense asphalt concrete of type A, grade I (road category I-B, traffic intensity of 15-20 thousand aut./day); 3 - fine-grained dense asphalt concrete of type B, grade I (road category IA, traffic intensity> 20 thousand aut./day); 4 - fine-grained dense asphalt concrete of type B, grade I (road category II, traffic intensity of 5-7 thousand aut./day). For lines 1 and 2, the values of the normative deficit coefficient are calculated, respectively
Figure 00000017
and
Figure 00000018
.

Делают заключение о необходимости ремонтных работ, вид и технологические особенности которых определяют после дополнительного визуального исследования и экономических возможностей. При этом:Make a conclusion about the need for repair work, the type and technological features of which are determined after additional visual research and economic opportunities. Wherein:

- после каждого эксплуатационного этапа при выборе технологии ремонтных работ определяют нормативное значение коэффициента дефицита свободной энергии на момент окончания очередного ремонта, которое имеет тенденцию к уменьшению (невозрастанию) по сравнению с предыдущим значением, а следовательно, сокращается и проектный срок службы после каждого ремонта;- after each operational stage, when choosing a technology for repair work, the standard value of the coefficient of free energy deficit at the time of the end of the next repair is determined, which tends to decrease (not increase) compared to the previous value, and therefore, the design life after each repair is also reduced;

- наступает момент, когда коэффициент дефицита свободной энергии принимает очевидно низкие значения и проводить ремонтные работы, начиная с этапа строительства, становится нецелесообразным и экономически нерентабельным; необходимо вновь вернуться к этапу проектирования.- there comes a time when the coefficient of free energy deficit assumes obviously low values and to carry out repair work, starting from the construction stage, becomes impractical and economically unprofitable; it is necessary to return to the design phase again.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность прогнозирования состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями и назначения обоснованных сроков ремонтных работ.Thus, the proposed method can improve the efficiency of forecasting the condition of roads with asphalt concrete pavements and the appointment of reasonable terms for repair work.

Claims (5)

1. Способ прогнозирования состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями и назначения обоснованных сроков ремонтных работ, по которому определяют коэффициент прочности, равный отношению фактического модуля упругости асфальтобетонного покрытия к расчетному (требуемому), отличающийся тем, что определяют теплофизические характеристики асфальтобетонного покрытия, а именно удельную теплоемкость Ст, приращение свободной энергии δF, коэффициент дефицита свободной энергии kдеф, причем в качестве исходного значения берут величину удельной теплоемкости асфальтобетонного покрытия в начале эксплуатации и контролируют изменение этого значения в процессе эксплуатации, строят графики зависимости удельной теплоемкости и приращение свободной энергии от времени, исходя из начальных значений с учетом реперных точек, при этом определяют приращение дефицита свободной энергии по формуле:
Figure 00000019

где µ - величина, численно равная плотности материала, размерности массы, г;
Т - температура материала покрытия (в расчетах Т=20°С),°С;
С
Figure 00000020
- начальное значение величины Ст, Дж/(кг·°С),
затем производят вычисление коэффициента дефицита свободной энергии kдеф по формуле:
Figure 00000021
,
где |δF| - модуль приращения свободной энергии в данный момент времени;
δFmax - максимальное значение этого приращения за период эксплуатации,
kдеф рассматривают как критерий, определяющий срок производства ремонтных работ, и при текущем значении kдеф(t) больше нормативного значения k
Figure 00000022
, то есть kдеф(t)>k
Figure 00000023
, делают заключение о необходимости проведения ремонтных работ.
1. A method for predicting the condition of roads with asphalt concrete pavements and assigning reasonable terms for repair work, which determine the strength coefficient equal to the ratio of the actual elastic modulus of the asphalt concrete pavement to the calculated (required) one, characterized in that the thermal properties of the asphalt concrete pavement are determined, namely, specific heat C t , increment of free energy δF, coefficient of deficit of free energy k def , and take as the initial value the specific heat capacity of the asphalt concrete pavement at the beginning of operation and monitor the change in this value during operation, build graphs of the specific heat and the increment of free energy over time, based on the initial values taking into account reference points, while determining the increment of the free energy deficit by the formula:
Figure 00000019

where µ is a quantity numerically equal to the density of the material, the dimensions of the mass, g;
T is the temperature of the coating material (in the calculations T = 20 ° C), ° C;
FROM
Figure 00000020
- the initial value of the value of C t , J / (kg · ° C),
then calculate the coefficient of free energy deficit k def according to the formula:
Figure 00000021
,
where | δF | - module increment of free energy at a given time;
δF max - the maximum value of this increment for the period of operation,
k def is considered as a criterion that determines the period of repair work, and at the current value of k def (t) is greater than the standard value k
Figure 00000022
, i.e., k def (t)> k
Figure 00000023
, make a conclusion about the need for repairs.
2. Способ прогнозирования состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями и назначения обоснованных сроков ремонтных работ по п.1, отличающийся тем, что нормативное значение коэффициента дефицита свободной энергии k
Figure 00000024
в начале эксплуатации принимают в пределах числовых значений от 3 до 6, в зависимости от условий эксплуатации дорожного покрытия и типа асфальтобетона.
2. A method for predicting the condition of roads with asphalt concrete pavements and the appointment of reasonable terms for repair work according to claim 1, characterized in that the standard value of the coefficient of free energy deficit k
Figure 00000024
at the beginning of operation, they are accepted within the range of numerical values from 3 to 6, depending on the operating conditions of the road surface and the type of asphalt concrete.
3. Способ прогнозирования состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями и назначения обоснованных сроков ремонтных работ по п.1, отличающийся тем, что текущую удельную теплоемкость Ст определяют не реже одного раза в год.3. A method for predicting the condition of roads with asphalt concrete pavements and the appointment of reasonable terms for repair work according to claim 1, characterized in that the current specific heat capacity C t is determined at least once a year. 4. Способ прогнозирования состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями и назначения обоснованных сроков ремонтных работ по п.1, отличающийся тем, что после каждого эксплуатационного этапа при выборе технологии ремонтных работ определяют нормативное значение коэффициента дефицита свободной энергии на момент окончания очередного ремонта, которое имеет тенденцию к уменьшению (невозрастанию) по сравнению с предыдущим значением.4. A method for predicting the condition of roads with asphalt concrete pavements and assigning reasonable terms for repair work according to claim 1, characterized in that after each operational stage, when choosing a technology for repair work, the normative value of the coefficient of free energy deficit at the time of completion of the next repair is determined, which has a tendency to decrease (non-increase) in comparison with the previous value. 5. Способ прогнозирования состояния автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями и назначения обоснованных сроков ремонтных работ по п.1, отличающийся тем, что пределы удельной теплоемкости Ст от времени принимают значения от 975 до 1578 Дж/(кг·°С) в зависимости от условий эксплуатации дорожного покрытия и типа асфальтобетона. 5. A method for predicting the condition of roads with asphalt concrete pavements and assigning reasonable terms for repair work according to claim 1, characterized in that the specific heat limits С t take values from 975 to 1578 J / (kg · ° C) depending on the conditions operation of the road surface and type of asphalt concrete.
RU2009126014/03A 2009-07-06 2009-07-06 Method for forecasting of condition of motor roads with asphalt coats and assignment of justified timings of repair works RU2405882C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009126014/03A RU2405882C1 (en) 2009-07-06 2009-07-06 Method for forecasting of condition of motor roads with asphalt coats and assignment of justified timings of repair works

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009126014/03A RU2405882C1 (en) 2009-07-06 2009-07-06 Method for forecasting of condition of motor roads with asphalt coats and assignment of justified timings of repair works

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2405882C1 true RU2405882C1 (en) 2010-12-10

Family

ID=46306460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009126014/03A RU2405882C1 (en) 2009-07-06 2009-07-06 Method for forecasting of condition of motor roads with asphalt coats and assignment of justified timings of repair works

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2405882C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537444C1 (en) * 2013-08-01 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" (СибГТУ) Method for determining strength of layer of road pavement of non-stiff type on automobile roads
RU2665256C1 (en) * 2017-11-07 2018-08-28 Владимир Сергеевич Пахомов Method for predicting dynamics of changing quantitative and qualitative state of special purpose radio system fleet
RU2710901C1 (en) * 2019-06-26 2020-01-14 Вахтанг Парменович Матуа Method for automatic remote monitoring of accumulation of residual deformations and vibrations of heat and moisture conditions of elements of road structures in real operating conditions
RU2772650C1 (en) * 2021-08-04 2022-05-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for assessing the strength of non-rigid road dressings, taking into account the temperature of the binding layer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537444C1 (en) * 2013-08-01 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" (СибГТУ) Method for determining strength of layer of road pavement of non-stiff type on automobile roads
RU2665256C1 (en) * 2017-11-07 2018-08-28 Владимир Сергеевич Пахомов Method for predicting dynamics of changing quantitative and qualitative state of special purpose radio system fleet
RU2710901C1 (en) * 2019-06-26 2020-01-14 Вахтанг Парменович Матуа Method for automatic remote monitoring of accumulation of residual deformations and vibrations of heat and moisture conditions of elements of road structures in real operating conditions
RU2772650C1 (en) * 2021-08-04 2022-05-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for assessing the strength of non-rigid road dressings, taking into account the temperature of the binding layer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109827855B (en) Method for predicting service life of reinforced concrete bridge under seasonal corrosion and fatigue coupling action
RU2405882C1 (en) Method for forecasting of condition of motor roads with asphalt coats and assignment of justified timings of repair works
US7712376B2 (en) Method for determining a parameter characteristic of the fatigue state of a part
Beck et al. Damage mechanisms and lifetime behavior of plasma-sprayed thermal barrier coating systems for gas turbines—Part II: Modeling
CN101122560A (en) Mechanical structure crack expansion rate and crack expansion life span predication method
CN108709287B (en) Air conditioning system cold load prediction method and water chilling unit group control strategy
Busso et al. A mechanistic study of microcracking in transversely isotropic ceramic–metal systems
Li et al. Evolution of mechanical properties of thermal barrier coatings subjected to thermal exposure by instrumented indentation testing
WO1999026050A1 (en) Life estimation device for engine and machine having heat source
JP2013252983A (en) Managerial system for concrete curing based on temperature stress analysis
CN111177928B (en) Method and system for detecting crack propagation failure of thermal barrier coating
Rad et al. Stress analysis of thermal barrier coating system subjected to out-of-phase thermo-mechanical loadings considering roughness and porosity effect
KR20140101855A (en) Power equalisation device
JP4431965B2 (en) Multi air conditioner distributed control system
Kim et al. Prediction of growth behavior of thermally grown oxide considering the microstructure characteristics of the top coating
Zhang et al. Stress models for electron beam-physical vapor deposition thermal barrier coatings using temperature-process-dependent model parameters
Yang et al. Finite element analysis of crack propagation and fracture mechanical properties of freestanding 8 wt.% Y2O3–ZrO2 coatings
Zhang et al. Life prediction of atmospheric plasma-sprayed thermal barrier coatings using temperature-dependent model parameters
KR102314251B1 (en) Device state estimation device, device state estimation method and program
WO2017073554A1 (en) Turbine analysis device, turbine analysis method, and program
WO2017073544A1 (en) Planning device, planning method, and program
Fujiyama Risk based engineering for design, material selection and maintenance of power plants
Zhang Modeling Oxidation-Induced Degradation and Environment-Induced Damage of Thermal Barrier Coatings
Xiao et al. Bond–Slip Between Recycled Aggregate Concrete and Rebars
RU2724135C2 (en) Method for determination of residual life of thermal enclosures of high-temperature units

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130707