Esperienza dei paesi scandinavi

Usura delle pavimentazioni in calcestruzzo asfaltato con pneumatici chiodati

Questo articolo mira a facilitare e accelerare l'adattamento alle condizioni russe dell'esperienza straniera, principalmente scandinava, nella progettazione, costruzione, manutenzione e funzionamento delle autostrade, tenendo conto dell'usura delle superfici stradali con pneumatici chiodati.

Il problema della fregola è uno dei più urgenti, insieme ad altre “malattie” della strada più avanzate nell'età. Ciò è particolarmente rilevante per progettisti, costruttori, gestori e proprietari di quelle autostrade caratterizzate da un'elevata intensità di traffico e/o situate nelle zone climatiche stradali I e II e nelle aree di alta montagna.

Una generalizzazione dei risultati di studi condotti in paesi stranieri con climi freddi, nonché un sondaggio sulle condizioni operative e tecniche delle superfici stradali a San Pietroburgo, hanno dimostrato che una ragione significativa per la formazione di solchi su strade non rigide i marciapiedi sono usurati da pneumatici chiodati. Gli pneumatici chiodati, utilizzati nelle stagioni fredde (e non solo), sono simili nel loro effetto a un mulino stradale, solo con un effetto minore.

L'usura annuale dello strato superiore della pavimentazione in asfalto su strade con diversi livelli di intensità del traffico varia in un intervallo abbastanza ampio: da 5 a 10 mm o più.

Sfortunatamente, gli attuali documenti normativi nella Federazione Russa praticamente non tengono conto dell'usura delle superfici stradali con pneumatici chiodati, non esistono metodi per prevedere questa usura, così come i requisiti per la resistenza all'usura delle superfici stradali di diverse categorie tecniche;

Allo stesso tempo, nei paesi scandinavi (in particolare Finlandia e Svezia), negli stati settentrionali degli Stati Uniti, in Canada e in altri paesi, è stata condotta un'enorme quantità di ricerche scientifiche su questo problema, sono stati sviluppati metodi per valutare la quantità di usura sono stati sviluppati e sono stati proposti metodi per ridurre l’ormaiamento.

Rilevanza e statistiche

Secondo una ricerca di Unhola (1997), in Finlandia, un'autovettura con quattro pneumatici chiodati ad una velocità di 100 km/h, ovvero oltre 100 km negli anni '60, consumava 11 kg di materiale di rivestimento, negli anni '90 solo 2,5 kg . La ricerca di Lampinen (1993) ha dimostrato che l'ornamento veniva ridotto mediante l'introduzione sistema efficace gestione delle condizioni della pavimentazione stradale (Pavement Management System), nonché regolamentando i requisiti per gli pneumatici chiodati, riducendo la velocità di guida in periodo invernale e l'uso di aggregati lapidei di alta qualità per il calcestruzzo asfaltico.

L’usura del rivestimento in Svezia era di 100 g/veicolo-km nel 1975, ma solo di 20 g/veicolo-km nel 1995 (Jacobson, 1997). Una ricerca di Gustafson (1997) ha dimostrato che durante il periodo invernale 1988-1989. Le pavimentazioni stradali in Svezia hanno “perso” 450.000 tonnellate di materiale. Ciò è costato agli svedesi circa 35 milioni di dollari. Öberg (1997) riporta le stesse cifre, notando che i costi aggiuntivi per eliminare l’usura della segnaletica stradale e pulire i segnali stradali dalla contaminazione sono scesi da 4-8 milioni di dollari a 2-4 milioni di dollari.

Jacobson e Hornwall nel 1999 hanno concluso che il 60-90% dei solchi sulle strade trafficate è causato da pneumatici chiodati.

Test su un simulatore DD condotti dall’Istituto svedese dei trasporti stradali (VTI) hanno dimostrato che i pneumatici con chiodi leggeri (1,0 g) creano la metà dell’usura dei pneumatici con chiodi in acciaio più pesanti (1,8 g), (Jacobson e Wågberg, 1998). Anche con il maggiore utilizzo di pneumatici chiodati, l’usura degli pneumatici è stata significativamente ridotta (Jacobson e Hornwall, 1999). Il governo svedese ha ora deciso di rendere obbligatorio l’uso di pneumatici chiodati in condizioni invernali scivolose (Öberg, 2002).

Secondo una ricerca di Løberg (1997), gli pneumatici chiodati consumano 300.000 tonnellate di materiale all'anno sui 63.000 km di strade asfaltate della Norvegia.

Negli ultimi anni, tutti i paesi scandinavi hanno assistito ad una tendenza costante verso la riduzione dell’usura degli pneumatici chiodati. I fattori che contribuiscono a ciò sono discussi più dettagliatamente di seguito.

Regolamento normativo sull'uso di pneumatici chiodati nei paesi scandinavi

Gli pneumatici chiodati possono essere utilizzati in inverno (con alcune restrizioni stagionali) in Danimarca, Finlandia, Norvegia e Svezia. In Danimarca e Svezia i periodi di utilizzo consentito dei pneumatici chiodati sono gli stessi (dal 1 ottobre alla fine di aprile). In Finlandia e Norvegia - dal 1 novembre al primo lunedì dopo Pasqua (ad eccezione della Norvegia settentrionale dove questo periodo è leggermente prolungato). In Finlandia e Svezia, il numero di chiodi installati su uno pneumatico, la sporgenza del chiodo e il suo peso sono regolamentati. In Norvegia questi requisiti sono piuttosto attenuati. La tabella 1 fornisce una sintesi della normativa vigente nei paesi scandinavi (“Ordic Regolamento”, 2003)

Tab. 1.Riepilogo delle normative scandinave sugli pneumatici chiodati

Un paese	Stagione consentita per l'utilizzo di pneumatici chiodati	Numero di chiodi su un pneumatico, pz.	Sporgenza del picco	Forza/peso del picco
Danimarca	Dal 1 ottobre al 30 aprile	Non limitato	Non limitato	Non limitato
Finlandia	Dal 1 novembre al primo lunedì dopo Pasqua	La quantità dipende dalla misura del pneumatico: pneumatico da 13” – max. 90 pezzi. pneumatico 14 – 15“-max. 110 pezzi.	PC – 3,2 mmCV – 3,5 mm
Norvegia	Dal 1 novembre al primo lunedì dopo Pasqua. (Nella Norvegia settentrionale dal 16 ottobre al 30 aprile)	pneumatico 14 – 15“-max. 110 pezzi. pneumatico da 16” o più – max. 150 pezzi.	PC – 3,2 mmCV – 3,7 mm	PC120N/3,1g.C/LT 180N/2,3g.
Svezia	Dal 1 ottobre al 30 aprile	La quantità dipende dalla misura del pneumatico: pneumatico da 13” – max. 90 pezzi. pneumatico 14 – 15“-max. 110 pezzi. pneumatico da 16” o più – max. 130 pz.	PC – 3,2 mmCV – 3,5 mm	PC120N/3,1g.C/LT 180N/2,3g.
Islanda	Dal 1 novembre al 15 aprile

In Finlandia, gli pneumatici chiodati vengono utilizzati dagli anni '60 e in inverno vengono installati su circa il 95% delle autovetture. Il trattamento antighiaccio delle superfici stradali in Finlandia viene effettuato con sale stradale. L'uso combinato di sale e pneumatici chiodati provoca una serie di conseguenze negative per l'ambiente. All’inizio degli anni ’90, il governo finlandese ha condotto una serie di esperimenti per determinare la fattibilità di ridurre il numero di auto con pneumatici chiodati e di ridurre il consumo di sale (o entrambi in diverse combinazioni). La ricerca ha dimostrato che, tenendo conto dei costi socioeconomici associati all’aumento del rischio di incidenti stradali, l’uso di pneumatici chiodati e il consumo di sale ai livelli attuali sono ottimali.

Se in Finlandia i pneumatici chiodati vengono utilizzati in massa, in Norvegia negli ultimi anni si è cercato di limitarne l'utilizzo, soprattutto negli insediamenti urbani, dove le strade sono sgombre dalla neve per quasi tutto l'inverno. È stato stabilito che gli pneumatici chiodati creano fino al 17% dell’inquinamento da polveri nelle città (Krokeborg, 1998). A Oslo, nel 1999, per ridurre del 20% l'uso dei pneumatici chiodati, è stato emanato un decreto che impone su di essi una tassa di 160 dollari. Le autorità norvegesi promuovono attivamente l'uso di pneumatici invernali non chiodati e catene da neve (Fridstrom, “Winter Tires and Chains”, 1998).

Alcuni ricercatori riportano un tentativo fallito di ridurre l’uso di pneumatici chiodati in Svezia (“Studded Tyres”, 2001). Le restrizioni proposte non hanno prodotto risultati e negli ultimi anni l’uso di pneumatici chiodati è leggermente aumentato.

Alternative ai pneumatici chiodati

Le principali alternative ai chiodi sono i metodi tradizionali di manutenzione stradale invernale. Questi includono la dispersione della sabbia su una superficie ghiacciata (metodo di attrito), trattamento preventivo rivestimenti fino alla formazione di uno strato di ghiaccio oppure sciogliere il ghiaccio o lo strato di neve-ghiaccio, se già formato, con sale antigelo ( metodi chimici). Tutto ciò influisce negativamente ambiente e la salute delle persone.

L'esperienza straniera e nazionale nella gestione delle strade in inverno mostra che l'introduzione del divieto di pneumatici chiodati, anche quando si utilizzano metodi tradizionali di manutenzione invernale, porta ad un aumento del numero di incidenti.

Metodo dell'attritoè la principale alternativa ai pneumatici chiodati. Tuttavia, l’aumento del consumo di sabbia porta ad un aumento della polvere sulle strade. Uno studio sulle malattie respiratorie causate dalla polvere stradale ha dimostrato che l’aumento del consumo di sabbia non offre un vantaggio rispetto all’uso di pneumatici chiodati. Inoltre, devono essere considerati i costi di distribuzione e rimozione della sabbia.

Le autorità finlandesi hanno compiuto alcuni progressi nella riduzione della quantità complessiva di polvere generata dalla sabbia da attrito. A questo scopo sono stati stabiliti requisiti per la qualità dei materiali sabbiosi ed è stata applicata la tecnologia di distribuzione della sabbia bagnata (Valtonen, 2002). È stato stabilito che il danno della polvere può essere ridotto utilizzando sabbia di materiale lapideo scuro con un contenuto ridotto di quarzo, che si sbriciola meno sulla strada.

Un ulteriore studio di Tervahuttu (2004) ha dimostrato che la sabbia per attrito applicata su una carreggiata rimuove una quantità significativa di materiale dalla pavimentazione in asfalto e cemento, causando usura sulla superficie stradale (effetto carta vetrata), e questa usura può essere molto grande. Questo problema attualmente in fase di studio in Finlandia.

Per quanto riguarda l'applicazione sale stradale o la sua combinazione con sabbia(miscela di sabbia e sale), quindi in Finlandia il cloruro di sodio (NaCl) viene solitamente utilizzato come materiale antighiaccio. Le autorità finlandesi hanno scoperto che sulle strade ad alto traffico, la riduzione del consumo di sale aumenta il numero di incidenti del 5-20%. Sulle strade a basso traffico viene utilizzata la sabbia al posto del sale.

L'uso del sale crea una serie di problemi ambientali: contaminazione delle fonti di acqua potabile, effetti tossici sulla flora e sulla fauna, ecc. Inoltre, il sale provoca la corrosione delle automobili, delle strutture in acciaio e cemento. Uno studio ha rilevato che il danno derivante dall’uso del sale è 15 volte superiore al costo della sua acquisizione e distribuzione

Studi sull'usura della pavimentazione

Finlandia

Nel 1982-1988 Lampinen ha studiato i dati relativi alla temperatura e alle precipitazioni e ha misurato la profondità dei solchi su 8.000-10.000 km di strade finlandesi. Esaminando i fattori che influenzano la fregola, ne determinò l'importanza relativa. Si è inoltre riscontrato che la maggior parte del volume della carreggiata (70-80%) si forma a causa dell'usura dei pneumatici chiodati. Le deformazioni plastiche dei materiali della pavimentazione stradale durante la circolazione dei veicoli pesanti creano il 10-20% del volume della pista. Solitamente un veicolo pesante forma la stessa pista di 3-5 autovetture con pneumatici chiodati. In Finlandia, da dicembre a febbraio, l'85-90% delle autovetture e meno del 50% dei veicoli pesanti sono dotati di pneumatici chiodati. Sulla base di questi dati, Lampinen è giunto alla conclusione che è possibile ridurre parzialmente l'ormaiamento regolando i requisiti per gli pneumatici chiodati e limitando la stagione del loro utilizzo consentito.

Nel periodo dal 1982 al 1988 La carreggiata sulle strade finlandesi è in costante diminuzione. Pertanto, nel 1982 la profondità media dei solchi era di 9,5 mm e nel 1988 di soli 5,9 mm. La diminuzione è dovuta all'aumento del volume di riporto dello strato superiore delle pavimentazioni, nonché all'introduzione di un efficace sistema di gestione della pavimentazione (PMS). Secondo i requisiti del PMS, i tratti di strada con i solchi più profondi devono essere ricoperti tempestivamente con un nuovo strato superiore di pavimentazione. I risultati delle misurazioni hanno mostrato che l'aumento medio annuo dell'ormaiamento (aumento dell'area della sezione trasversale) è stato di circa 487 mm 2 per 1000 veicoli SSID. L'aumento medio annuo della profondità dei solchi è stato di circa 0,36 mm per 1000 veicoli SSID. Un'autovettura consuma circa 24 g di materiale di rivestimento per 1 km e l'usura di un perno è di 100 microgrammi. I costi annuali sono stimati in 35 milioni di dollari.

È stato riscontrato che l'ormaiamento è fortemente influenzato dal tipo di perno (Lampinen, 1993). L'usura è causata dall'impatto del tenone e dallo sfregamento del materiale quando il tenone lascia il contatto con il rivestimento (che ricorda il funzionamento di una fresa stradale). L'energia dell'impatto dipende dalla massa della punta e dalla velocità verticale. La velocità verticale è pari al 10–15% della velocità del veicolo e dipende dal tipo di pneumatico e dalla dimensione della sporgenza dei chiodi sopra la superficie del battistrada. La forza dell'impatto dipende dalla dimensione della sporgenza del perno e dal suo design. L'effetto abrasivo è influenzato anche dalla velocità e dallo stile di guida dell'auto, ad es. movimento in linea retta o in curva, accelerazione e frenata.

Ulteriori ricerche di Lampinen mirano a perfezionare la dimensione della sporgenza e a determinare la forza della punta. Dalla Figura 1.1. si può vedere che più leggero è il perno, minore è l'usura. Si è riscontrato che l'usura è fortemente influenzata dal tipo di aggregato lapideo (pietrisco). L’effetto della velocità di spostamento sull’usura è mostrato in Fig. 1.2. La dimensione della sporgenza del tenone e la forza del suo impatto hanno una minore influenza sull'usura rispetto al tipo di aggregato lapideo, alla massa del tenone e alla velocità del veicolo (Sistonen e Alkio, 1986).

Unhola ha continuato la ricerca portata avanti da Sistonen e Alkio, utilizzando una metodologia di prova simile (il metodo del “run-over”). Ha confermato che l'usura del rivestimento è determinata principalmente dal peso del tenone e dal tipo di aggregato lapideo. È stato inoltre confermato che la dimensione della sporgenza e la forza del perno non hanno un effetto apprezzabile sull'usura. Gli studi sono stati condotti ad una velocità dell'auto di 100 km/h.

Lampinen ha osservato che la resistenza all'usura del rivestimento aumenta significativamente con l'aumentare della dimensione della frazione di pietrisco grossolano e della percentuale di frazione maggiore di 8 mm. Area specifica Il riempitivo minerale dovrebbe essere il più piccolo possibile.

Riso. 1.1.L'influenza della massa dei perni sull'usura del rivestimento ad una velocità del veicolo di 100 km/h,SistonenEAlkio, 1986

Riso. 1.2.Effetto della velocità di spostamento e del peso sull'usura del rivestimentospina2,3 anni

SistonenEAlchio, 1986

Dopo aver riassunto i dati di queste osservazioni effettuate durante un'indagine sulle strade finlandesi nel 1982-1988, Lampinen ha studiato l'influenza delle condizioni meteorologiche sulla formazione dei solchi. Il processo di invecchiamento accelera (rispetto ad una superficie asciutta) quando l'umidità del rivestimento aumenta e la temperatura scende al di sotto di 0 C 0. L'umidità superficiale ha un effetto maggiore sull'ormaiamento rispetto alla bassa temperatura.

Lampinen ritiene che i solchi sui marciapiedi possano essere ridotti riducendo il numero di impatti dei tacchetti (ovvero meno veicoli con pneumatici chiodati e meno tacchetti incastonati nel battistrada); riduzione dell'ormaiamento iniziale grazie alla migliore tecnologia di rivestimento; migliorando il design dei tacchetti per ridurne le proprietà abrasive (pur mantenendo le caratteristiche di trazione) e sviluppando tipologie di rivestimenti meno sensibili all'ormaiamento.

Il rapporto finale, Design of Asphalt Concrete Pavements, realizzato da un gruppo di ricercatori in collaborazione con la Finnish National Oil Company (Saarela, 1993), afferma che la caratteristica più importante della pavimentazione che influenza l’usura degli pneumatici chiodati è la resistenza all’usura del calcestruzzo dell’asfalto. . Tra i fattori più importanti che influiscono sull'usura rientrano anche l'intensità del traffico veicolare e l'umidità della superficie del rivestimento. In alcuni casi, nella progettazione è necessario tenere conto della velocità del veicolo e dei climi freddi.

Per determinare la resistenza all'usura del rivestimento dei pneumatici chiodati, vengono utilizzati test di laboratorio utilizzando il metodo SRK (metodo "SRK"). Durante il test con il metodo SRK, tre pneumatici chiodati in miniatura vengono fatti ruotare per due ore ad una temperatura di 5 C sulla superficie di un campione bagnato di calcestruzzo asfaltico con un diametro di 100 mm, utilizzato nella progettazione di una miscela di calcestruzzo asfaltico secondo Marshall. L'indice di usura abrasiva utilizzando il metodo SRK (valore SRK) è stimato dalla perdita di volume del campione in cm 3 (standard europeo, 2000).

Utilizzando l'indicatore SRK è possibile determinare la durata di vita di una pavimentazione con un'intensità di traffico nota. Il fattore più importante che influenza l'usura del rivestimento è la qualità dell'aggregato lapideo utilizzato (Fig. 1.3). Ad esempio, l'uso di pietrisco di alta qualità (a parità di tutti gli altri fattori) può garantire una durata dello strato di rivestimento di 5 anni, di scarsa qualità - 2 anni.

Non è consigliabile selezionare la pietrisco in base alla sua composizione mineralogica, poiché in questo caso, a seconda della percentuale dei diversi minerali, l'idoneità della pietrisco per l'uso nel rivestimento varia ampiamente. La pietra frantumata dovrebbe essere selezionata in base ai risultati dei test di laboratorio. Esistono diversi metodi di prova per la pietra frantumata, ma il principale metodo di prova di laboratorio attualmente utilizzato in Finlandia è il Ball Mill Test, chiamato Nordic Abrasion Test negli Stati Uniti (Alkio, 2001).

Un campione di aggregato lapideo (pietrisco) del peso di 1000 g viene fatto ruotare ad una velocità di 90 giri al minuto per un'ora. in un mulino standard insieme a 7 kg di sfere d'acciaio del diametro di 15 mm in presenza di circa 2 litri di acqua. Viene testata la pietra frantumata della frazione 11,2 – 16 mm. Il risultato del test (Ball Mill Value) viene valutato dalla percentuale di particelle inferiori a 2 mm rimanenti alla fine del test. La Figura 1.4 mostra la relazione tra i risultati del test con mulino a sfere e i risultati del test SRK.

Gli standard per l'applicazione dei risultati delle prove con mulino a sfere (Ball Mill Value = Nordic Abrasion Value) stabiliti dall'Amministrazione stradale finlandese sono riportati nelle tabelle 2.1. e 2.2 (Alkio, 2001). L'aggregato di pietra (pietrisco) è diviso in quattro classi a seconda della sua forza. Il pietrisco più durevole è consigliato per l'uso su strade con intensità di traffico SSID > 5000 veicoli/giorno. a una velocità superiore a 60 km/h e SSID > 10.000 veicoli/giorno. – a una velocità inferiore a 60 km/h.

Un altro metodo per testare gli aggregati lapidei è comunemente utilizzato in Finlandia (Saarela, 1993). Un nucleo di roccia posto tra due teste piramidali (angolo 60 0 , raggio 5 mm) viene distrutto. Le teste sono realizzate in acciaio con durezza Vickers superiore a 1200. L'indice di resistenza al carico puntuale è calcolato dall'Equazione 1.1.

Test sul campo hanno dimostrato che l'entità degli ormaii è correlata al valore di questo indice. Questo test fa parte delle specifiche finlandesi per la pavimentazione in asfalto.

PLI = (D/50) 0,45 F/D Equazione 1.1

dove: PLI = indice di resistenza del carico puntuale, MPa;

B = diametro del nucleo;

F = forza di rottura, N.

Riso. 1.3.L'importanza relativa dei fattori che influenzano l'usura degli pneumatici chiodatiSaarela, 1993

Riso. 1.4.Relazione tra i risultati dei test con mulino a sfere e i risultati dei testS.R.K.metodo,Saarela, 1993

Tabella 2.1.Classificazione della qualità degli aggregati lapidei(pietra Spaccata),Alkio, 2001

Tabella 2.2.Selezione della qualità del riempitivo minerale (pietrisco),Alkio, 2001

Classe	IO	II	III	IV
Intensità (SSID, veicoli/giorno) su strade con velocità > 60 km/h	> 5000	2500-5000	1500-2500	500-1500
Intensità (SSID, veicoli/giorno) sulle strade a velocità di guida< 60 км/ч	> 10000	5000-10000	2500-5000	500-2500

Il fattore più importante dopo la qualità dell'aggregato minerale che influenza l'usura della pavimentazione è la composizione della miscela di calcestruzzo asfaltico. I risultati dei test sul campo hanno mostrato che una pavimentazione in calcestruzzo bituminoso denso a grana fine con una dimensione massima del pietrisco di 20 mm (AB20) si consuma il 10% più velocemente di una pavimentazione in SMA con una dimensione del pietrisco di 16 mm (SMA16 ). Per questo motivo, sulle strade ad alto volume di traffico, il Ministero finlandese delle Strade (FINRA) raccomanda l'uso della SMA. Le caratteristiche della composizione delle miscele AB16 e SMA16 secondo gli standard finlandesi per il calcestruzzo per asfalto 2000 (Specifiche dell'asfalto finlandese, 2000) sono riportate nella tabella. 3 e nella Fig. 1.5. Nella fig. La Figura 1.6 mostra la relazione tra la percentuale di particelle più grandi di 8 mm nella pietrisco e l'indice di usura abrasiva (valore SRK), determinato con il metodo SRK. Quanto più grande è la pietrisco utilizzata nella miscela di asfalto e calcestruzzo, tanto minore è l'usura.

Tabella 3.Caratteristiche della composizione delle miscele AB16 eSMA16 (Norme finlandesisul calcestruzzo d'asfalto, 2000)

Riso. 1.5.Composizione del granoAB20 eSMA16 (Norme finlandesi in vigoreCalcestruzzo d'asfalto, 1995)

Il legante bituminoso non ha un effetto significativo sull'usura. L'uso di bitume più viscoso aumenta leggermente la resistenza all'usura. L'entità dell'usura non è influenzata direttamente dall'introduzione di additivi nel legante bituminoso. Gli additivi vengono solitamente utilizzati per migliorare altre caratteristiche. Tuttavia, in alcuni casi (quando si utilizza pietrisco di una frazione maggiore rispetto a una tipica miscela di calcestruzzo asfaltico denso), l'introduzione di additivi può aumentare la resistenza all'usura. Come additivi possono essere utilizzati fibre, bitumi naturali e polimeri. L'introduzione di additivi polimerici migliora la resistenza all'usura negli inverni estremamente freddi (Saarela, 1993).

Riso. 1.6.Influenza della frazione percentuale > 8 mm sull'usura determinata dal metodoS.R.K. (Saarela, 1993).

I risultati delle indagini sul campo di 14 strade sperimentali sono stati analizzati da Kurki (1998). Queste strade di prova comprendevano tratti di pavimentazione con caratteristiche diverse: tipo di pietrisco, composizione dei grani, legante bituminoso, additivo adesivo, polvere minerale, fibra, gilsonite e bitume naturale. All'inizio e alla fine di ciascuna strada sperimentale è stata allestita una sezione di controllo. Le pavimentazioni nelle aree di controllo sono state realizzate in calcestruzzo bituminoso denso (AB20/IV) con granulometria nominale massima di 20 mm. È stata utilizzata la pietra frantumata di granodiarite. Come legante bituminoso è stato utilizzato il bitume residuo con penetrazione 120, ottenuto dalla distillazione del petrolio arabo pesante. Il profilo trasversale della pavimentazione e la profondità dei solchi sono stati misurati con un profilometro. L'entità dell'usura è stata valutata in base all'area (cm2) o al coefficiente di usura.

I risultati dei test hanno mostrato che, rispetto all'usura media per tre inverni 1990-91, 91-92 e 92-93. l'usura dei rivestimenti durante l'inverno 1996-1997 è diminuita del 20%. Ciò è interamente dovuto al passaggio ai picchi di luce. Nel 1997, i pneumatici con chiodi leggeri venivano installati sul 43% delle autovetture, mentre nel 1990 i chiodi leggeri non venivano affatto utilizzati. Negli inverni freddi l’usura era circa il 10% inferiore rispetto agli inverni caldi. Nelle zone interne della Finlandia, dove il clima è più freddo e secco, l’usura è stata inferiore rispetto alle zone costiere.

Il rapporto tra l'area di usura e la profondità della carreggiata dipende dalla larghezza della strada. La profondità della carreggiata, a seconda dell'area di usura e della larghezza della strada, può essere determinata dalle equazioni 1.2 – 1.5.

Riso. 1.6. Effetto della frazione percentuale > 8 mm sull'usura determinata con il metodo SRK (Saarela, 1993).
I risultati delle indagini sul campo di 14 strade sperimentali sono stati analizzati da Kurki (1998). Queste strade di prova comprendevano tratti di pavimentazione con caratteristiche diverse: tipo di pietrisco, composizione dei grani, legante bituminoso, additivo adesivo, polvere minerale, fibra, gilsonite e bitume naturale. All'inizio e alla fine di ciascuna strada sperimentale è stata allestita una sezione di controllo. Le pavimentazioni nelle aree di controllo sono state realizzate in calcestruzzo bituminoso denso (AB20/IV) con granulometria nominale massima di 20 mm. È stata utilizzata la pietra frantumata di granodiarite. Come legante bituminoso è stato utilizzato il bitume residuo con penetrazione 120, ottenuto dalla distillazione del petrolio arabo pesante. Il profilo trasversale della pavimentazione e la profondità dei solchi sono stati misurati con un profilometro. L'entità dell'usura è stata valutata in base all'area (cm2) o al coefficiente di usura.
I risultati dei test hanno mostrato che, rispetto all'usura media per tre inverni 1990-91, 91-92 e 92-93. l'usura dei rivestimenti durante l'inverno 1996-1997 è diminuita del 20%. Ciò è interamente dovuto al passaggio ai picchi di luce. Nel 1997, i pneumatici con chiodi leggeri venivano installati sul 43% delle autovetture, mentre nel 1990 i chiodi leggeri non venivano affatto utilizzati. Negli inverni freddi l’usura era circa il 10% inferiore rispetto agli inverni caldi. Nelle zone interne della Finlandia, dove il clima è più freddo e secco, l’usura è stata inferiore rispetto alle zone costiere.
Il rapporto tra l'area di usura e la profondità della carreggiata dipende dalla larghezza della strada. La profondità della carreggiata, a seconda dell'area di usura e della larghezza della strada, può essere determinata dalle equazioni 1.2 – 1.5.

Profondità battistrada (mm) = 0,071 * area di usura (cm2) – 3 larghezza<8 м – 1.2
Profondità cingolo (mm) = 0,089* area di usura (cm2) – 9 10 m >larghezza > 6,5 m – 1,3
Profondità battistrada (mm) = 0,077* area di usura (cm2) – 8 larghezza > 12 m – 1,4
Profondità battistrada (mm) = 0,071* area di usura (cm2) – 3a corsia destra
strada a più corsie – 1.5

La profondità della ormaia è ben correlata all'indice di usura determinato con il metodo SRK. Ne consegue che la formazione dei solchi è fortemente influenzata dalla qualità dell'aggregato lapideo (Kurki, 1998). La relazione tra la profondità della ormaia e SRK è mostrata nell'Equazione 4.1.6

Profondità traccia (mm) = 3,31 SRK + 8,14 (R = 0,80) – 1,6

Sulle strade di prova, è stata utilizzata l'equazione 1.6 per convertire la profondità del solco in SRK. I risultati del test sugli aggregati minerali sono stati quindi confrontati con l'SRK convertito. I risultati del confronto hanno confermato che sulle strade di prova, il valore Ball Mill e il Point Load Index erano ben correlati con l'usura, mentre il risultato del test di usura abrasiva di Los Angeles era meno correlato (Kurki, 1998).

Il legante bituminoso ha un effetto molto minore sull'usura del rivestimento rispetto alla pietra frantumata. Ciò rende difficile valutare l'effetto del legante sull'usura. Si è tuttavia riscontrato che l'utilizzo del legante bitume polimero aumenta la resistenza all'usura di circa il 10%. La polvere minerale non influisce sulla resistenza all'usura. Gli additivi adesivi aumentano la resistenza all'usura quando si utilizzano determinati tipi di pietrisco. Si raccomanda di considerare la questione dell'utilizzo di additivi adesivi come parte integrante della progettazione (selezione) della composizione della miscela (Kurki, 1998).

Kurki ha sviluppato un modello per prevedere SRK basato sulle proprietà dei materiali. Il modello (descritto dall'equazione 1.7) si correla bene con i risultati delle misurazioni su strade sperimentali.

SRK = G * B* (1,15 BM – 1,25 * PLI + 33,01) – 1,7,

dove: BM è l'indice di prova del mulino a sfere, PLI è l'indice di carico concentrato, G è il fattore di correzione che tiene conto della composizione dei grani (equazione 1.8) e B è il fattore di correzione che tiene conto del legante bituminoso (B = 0,9 per polimero -leganti modificati e 1 ,0 – per tutti gli altri).

G = 0,0069 * A + 0,004 * B + 0,496 – 1,8,

dove: A = percentuale di passaggio attraverso il vaglio da 8 mm, B = percentuale di passaggio attraverso il vaglio da 16 mm.

Non è stata studiata l'influenza dell'intensità del traffico, della velocità e delle condizioni climatiche sulle strade di prova sull'usura.
L'effetto dei metodi di manutenzione stradale invernale sull'usura è stato studiato da Leppänen (1995). Pertanto, il trattamento con sale accelera l'usura del rivestimento del pneumatico chiodato, perché La superficie di un rivestimento trattato con sale rimane bagnata più a lungo di una superficie non trattata. Pertanto, un rivestimento bagnato si consuma più di uno asciutto. Inoltre, prevenire la scivolosità invernale mediante il trattamento con sale crea problemi di corrosione e ha un impatto negativo sulla qualità delle acque sotterranee. La spesa di 3,5 milioni di dollari per un programma di ricerca sull’effetto combinato dei pneumatici chiodati e del sale durante la manutenzione stradale invernale può essere considerata giustificata, perché le perdite derivanti da incidenti stradali superano notevolmente tale importo.

Svezia

Secondo un rapporto (Jacobson, 1997), l’usura della pavimentazione in Svezia era di 100 g/veicolo-km nel 1975, ma solo di 20 g/veicolo-km nel 1995. La ricerca ha dimostrato che l'uso di rivestimenti con maggiore resistenza all'usura riduce l'usura di 20 g/veicolo-km, l'uso di SMA di 20 g/veicolo-km, l'introduzione del metodo di prova con mulino a sfere per testare la pietra frantumata (Ball Mill Test) - di 10 g/veicolo-km e l'introduzione di restrizioni sul peso massimo consentito dei chiodi - di 30 g/veicolo-km. L'utilizzo di pietrisco più adatto ha ridotto l'usura complessiva del 38%. In relazione alla pietrisco, i fattori che influenzano l'usura includono la percentuale di pietrisco grossolano e taglia massima pietra Spaccata Altri fattori che influenzano l'usura delle pavimentazioni includono: il grado di compattazione del calcestruzzo asfaltico, l'intensità del traffico e il numero di chiodi sul pneumatico, la velocità dei veicoli, la larghezza della strada, il contenuto di umidità della superficie della pavimentazione, il tipo di perno, la dimensione della sporgenza e la forza del perno. L'usura di un rivestimento bagnato supera significativamente l'usura di uno asciutto (a seconda del tipo di pietrisco). I perni leggeri che pesano 0,7 - 1,0 g si usurano la metà rispetto ai perni in acciaio che pesano 1,8 g (Jacobson, 1997 e Hornwall, 1999).

Gustafson (1997) lo ha confermato copertura perfetta Il calcestruzzo asfaltico deve includere pietrisco resistente all'usura saldamente legato con un legante con il più alto (possibile) contenuto di frazione grossolana. Tuttavia, tale frazione dovrebbe essere limitata a una dimensione di 16 mm, perché l'uso di una frazione maggiore aumenta la resistenza al rotolamento e aumenta il rumore. Attualmente, l'Amministrazione stradale nazionale svedese (SNRA) ha adottato il concetto di utilizzo di miscele di pietrisco-mastice realizzate con pietrisco di alta qualità per l'installazione di uno strato superiore di rivestimento su autostrade con elevati volumi di traffico a velocità di 90 - 110 km /H.

Nel suo articolo, Gustafson, citando il lavoro di Jacobson, afferma che l'usura annuale dei rivestimenti SMA preparati su pietrisco di alta qualità varia attualmente da 0,2 a 2 mm, mentre quando si utilizza pietrisco di qualità leggermente inferiore, l'usura annuale aumenta fino a 3 – 4 mm. In caso di traffico intenso, l'usura del rivestimento del pneumatico chiodato rappresenta circa il 50 - 70% dell'usura totale. Gustafson si riferisce anche agli studi condotti da Carlsson, secondo i quali l'usura dei rivestimenti in SMA di alta qualità è di circa 6 g/veicolo-km, e l'usura dei rivestimenti in normale calcestruzzo asfaltato denso su pietrisco locale è di 37 g. /veicolo-km. Gustafson afferma che alla fine degli anni '80, i solchi profondi erano la regola piuttosto che l'eccezione, e all'inizio degli anni '90 sono diventati in gran parte l'eccezione come risultato dell'uso di rivestimenti resistenti all'usura, dell'uso di borchie meno traumatiche e dell'introduzione di normativa sugli pneumatici chiodati.

La resistenza all'usura delle pavimentazioni è inclusa nei requisiti funzionali per le pavimentazioni stradali in Svezia (Safwat e Sterjnberg, 2003).

Nelle prove di laboratorio sulle miscele di calcestruzzo bituminoso viene utilizzato il test Prall. Il valore richiesto dell'indice Prall dipende dall'intensità del traffico specificata (SSID) - tab. 4. L'SSID viene chiarito introducendo fattori di correzione, tenendo conto del numero relativo di auto con pneumatici chiodati, della velocità di guida, della distribuzione laterale delle autovetture (per corsia) e delle modalità di manutenzione invernale.

Tab. 4.Requisiti svedesi per il valore dell'indice Prall ina seconda dell'intensità del traffico (Safwat E Sterjnberg, 2003)

Quando testato con il metodo Prall, un campione cilindrico (Fig. 1.7.) con un diametro di 100 ± 1 mm, uno spessore di 30 ± 1 mm viene mantenuto ad una temperatura di 5 ± 2 C 0 e quindi trattato per 15 minuti con sfere d'acciaio (40 pz.) che rimbalzano sul campione alla velocità di rotazione di 950 giri/min. Il campione viene lavato continuamente con acqua per rimuovere le particelle di materiale usurato dalla camera di prova. L'indice di Prall (un indicatore di usura abrasiva) è la riduzione del volume del campione in cm 3. Viene determinato dal rapporto tra la differenza di peso secco di un campione prima e dopo l'analisi e la densità apparente del campione (standard europeo 2000).

Riso. 1.7.Campione cilindrico di calcestruzzo bituminoso dopo il testIl metodo di Prall

Jacobson e Hornwall (1999) hanno esaminato l'effetto dei pneumatici chiodati sull'ormaiamento su cinque strade di prova con strati di usura SMA o asfalto poroso e sei strade di controllo con asfalto denso o strati di usura SMA. Sezione trasversale i solchi sono stati misurati con un profilometro laser. Per un esame completo dei difetti superficiali è stata utilizzata l'attrezzatura RST (Road Surface Tester) montata su un veicolo. Otto anni di monitoraggio (1990 - 1998) hanno dimostrato che l'usura delle superfici dei pneumatici chiodati è diminuita significativamente in questi anni. Jacobson e Hornwall attribuiscono questa riduzione alla costruzione di rivestimenti più resistenti all'usura, all'uso di aggregati di pietra di alta qualità e all'uso di gomma chiodata meno traumatica. La qualità dell'aggregato lapideo ha la maggiore influenza sulla resistenza all'usura dei rivestimenti. Un po' meno influenti sono il contenuto di pietrisco grossolano e l'uso di punte luminose. Il tipo di legante bituminoso (normale o PBB) non ha un effetto notevole sulla resistenza all'usura.

Jacobson e Wågberg (2004) hanno sviluppato modelli per prevedere l’ormaiamento causato dai pneumatici chiodati. I modelli si basano su 10 anni di lavoro svolto negli anni '90 dall'Istituto nazionale svedese di ricerca stradale (VTI). Sono costituiti da tre parti:

• un modello per calcolare l'entità dell'usura in base al numero di auto con pneumatici chiodati;
• modello per il calcolo della distribuzione dell'usura lungo la corsia (profilo di usura);
• modello per il calcolo dei costi annuali basato sui costi dei materiali e sulla durata di servizio.

È stato stabilito che l'entità dell'usura dipende dal valore del test del mulino a sfere, dalla dimensione della frazione massima di pietrisco, dalla composizione dei grani e dalla relativa porosità. Sono stati sviluppati diversi modelli, due dei quali sono rappresentati dalle equazioni 1.9. e 2.1.

S d = 2,179 + KV * 0,167 – HALT4 * 0,047 + HM * 0,287 (R 2 = 0,84) – 1.9

S s = 1,547 + KV * 0,143 – MS * 0,087 (R 2 = 0,71) – 2. 1

Sd e Ss = usura relativa della miscela densa di calcestruzzo bituminoso e SMA, rispettivamente;
KV = valore di prova del mulino a sfere;
HALT4 = contenuto di pietrisco superiore a 4 mm;
HM = porosità relativa Marshall;
MS = dimensione massima del pietrisco.

Quando si utilizza il modello per calcolare la vita utile di una pavimentazione, le informazioni sulla distribuzione dell'usura lungo la corsia (profilo di usura) sono importanti perché data di inizio lavoro riparazioni attuali la pavimentazione è determinata dalla profondità dei solchi (Jacobson e Wågberg, 2004). I modelli sviluppati di distribuzione dell'usura lungo la corsia di traffico si basano sulla distribuzione del flusso delle autovetture lungo le corsie di traffico vicino al normale. Deviazione standard della distribuzione del flusso di traffico nella direzione trasversale su strade con strisce larghe traffico e su strade con banchine è di circa 0,45 m, su strade con corsie strette e superstrade e autostrade a più corsie - 0,25 m Su strade con volumi di traffico molto elevati, la deviazione standard si avvicina a 0,20 m.

La combinazione di questi due modelli viene applicata a una versione computerizzata utilizzata per prevedere la profondità dei solchi, la durata utile e i costi annuali. Il programma contiene i seguenti dati:

• Proprietà del pietrisco: contenuto della frazione > 4 mm (%), dimensione nominale della frazione grossolana (mm), valore di prova del mulino a sfere per la frazione grossolana.
• Parametri stradali e di traffico.
• Dati sui costi: pietrisco, legante bituminoso, additivi, produzione della miscela, mobilitazione delle attrezzature, trasporto, posa della miscela, altri costi possibili (costo unitario / m2).

Il calcolo utilizzando questi modelli ci consente di ottenere il profilo di usura abrasiva in uscita, la durata utile e i costi annuali. Il modello è stato confermato dai dati sul campo ottenuti su 16 strade sperimentali nell'inverno 1996-1997. Strade sperimentali di diverse categorie tecniche con velocità diverse con una durata di servizio di 1-6 anni presentavano strati di usura di diverso tipo e qualità. La validità del modello è stata confermata dai test effettuati da Jacobson e Wågberg (2004).

I primi dati per la costruzione dei modelli si basano su un ampio programma di ricerche di laboratorio svolte sul simulatore stradale VTI. Il rapporto di ricerca include i fattori elencati nella tabella. 5., e la loro influenza sull'usura dei rivestimenti. I modelli non tengono conto della durabilità dei materiali di rivestimento.

Tabella 5.Fattori studiati nel simulatore stradale e loro influenza (tranne il volume del traffico, l'uso dei tacchetti, la distribuzione del flusso di traffico lungo la larghezza della carreggiata e le condizioni della superficie (asciutto/bagnato o innevato)

Materiali	Piccolo	A volte grande	Grande	Moltogrande
Pietra Spaccata
Qualità				X
Contenuto della frazione grande				X
Dimensione nominale della frazione grossolana		X
Design della miscela (densa o SMA)				X
Tipo di legante bituminoso	X
Produzione
Fragilità (sfaldamento)		X
Grado di compattazione		X
Fattori esterni
Velocità di marcia			X
Condizioni climatiche	X
Tipo di perni, forza di impatto del perno			X

Norvegia

Secondo un rapporto di Løberg (1997), sulle strade norvegesi, la profondità dei solchi formati sulle piste dipende dal disegno del mix, dalla qualità della costruzione della pavimentazione, dal tipo di veicoli, dalla velocità di guida, dalle condizioni climatiche e dai parametri della pavimentazione, con la qualità del il pietrisco è il più importante. L'Amministrazione stradale norvegese misura 63.000 km di strade due volte l'anno. Sulla base dei risultati di queste misurazioni viene determinato l'indice di resistenza all'usura di ciascun tratto stradale. Come indicatore della resistenza all'usura, viene preso il peso del materiale di rivestimento (in grammi) consumato per 1 km di un'autovettura con quattro pneumatici chiodati. Questo valore dipende dalla qualità della pietrisco utilizzata.

I norvegesi considerano la resistenza meccanica dell'aggregato di pietrisco della miscela di calcestruzzo asfaltico la caratteristica più importante. Utilizzano tre metodi per misurare la resistenza meccanica, misurando la resistenza agli urti, l'abrasione e il tasso di usura dei pneumatici chiodati EN (test SRK). Considerano l'indicatore di usura abrasiva la caratteristica più importante. È determinato dal numero di centimetri cubi di materiale lapideo (pietrisco) che si usura nelle condizioni stabilite dalla metodologia di prova. I risultati dei test di laboratorio sono coerenti con i risultati delle misurazioni dell'attuale solco sulle strade. Il rapporto Løberg (1997) afferma che anche se viene utilizzata pietrisco di alta qualità, il rivestimento non durerà a lungo se il lavoro non viene eseguito correttamente.

La normativa norvegese sulla manutenzione stradale prevede la posa di un nuovo strato di pavimentazione sui tratti stradali con profondità dei solchi superiore a 25 mm e livello dei solchi superiore al 10%. Sulle strade urbane con una velocità consentita inferiore a 60 km/h sono consentite piste con una profondità non superiore a 35 mm.

Metodi per ridurre l'usura del rivestimento

La ricerca ha dimostrato che l'intensità dell'usura della pavimentazione è determinata da una serie di fattori che dipendono dai parametri del traffico, dalla geometria della strada, dalle caratteristiche della pavimentazione, influenza esterna e qualità della costruzione della pavimentazione. Alcuni di questi fattori influiscono sull’usura più di altri. Grado di influenza vari fattori dipende dalle condizioni locali. Di seguito vengono riepilogati questi fattori e il loro impatto sui tassi di usura e vengono fornite raccomandazioni per ridurre l'usura del rivestimento.

Traffico

La formazione di solchi è direttamente influenzata dall'intensità del traffico, dalla velocità di guida e dalla percentuale di auto con pneumatici chiodati. All'aumentare di questi parametri, il processo di formazione degli amori si intensifica.

Per ridurre l’usura dei rivestimenti senza compromettere la sicurezza stradale, si propongono le seguenti misure:

• Ridurre l’intensità del traffico sulle autostrade (riorientamento dei flussi di traffico, transito, ecc.)
• Regolamentazione del periodo di utilizzo consentito di pneumatici chiodati e limitazione del numero di chiodi su un pneumatico.
• Limite di velocità in inverno.

Materiali di rivestimento

La ricerca ha dimostrato che i principali fattori che influenzano il tasso di usura delle pavimentazioni con pneumatici chiodati includono le proprietà dei materiali della pavimentazione e il tipo di miscela di asfalto e calcestruzzo. È stato stabilito che i fattori più importanti sono le proprietà della pietra frantumata. Le principali caratteristiche della pietra frantumata comprendono la resistenza all'usura abrasiva e il contenuto di una frazione grossolana. Si consiglia di utilizzare pietrisco che abbia superato i test di laboratorio in un mulino a sfere (Ball Mill test) e calcestruzzo bituminoso testato secondo Prall (test Prall). Maggiore è il contenuto di pietrisco grossolano, minore è l'usura. Quando si progetta una miscela di calcestruzzo asfaltico, è necessario determinare l'adesione della pietrisco al legante bituminoso e la necessità di introdurre additivi adesivi.

Il successivo fattore più importante dopo il pietrisco è la composizione della miscela di asfalto e calcestruzzo. Gli studi hanno dimostrato che la SMA ha una maggiore resistenza all'usura rispetto alle miscele dense di calcestruzzo asfaltico. Il legante bituminoso ha meno effetto sull'usura rispetto alla composizione di pietrisco e miscela. La portata di questa influenza non può essere quantificata. È stato accertato che in alcuni casi l'utilizzo del legante bitume polimero riduce leggermente l'usura.

Fattori esterni

Quando la temperatura dell'aria esterna scende sotto 0 0 C e l'umidità del rivestimento aumenta, l'intensità della formazione di ormaii aumenta. L'intensità dell'ormaiamento è influenzata più fortemente dal contenuto di umidità del rivestimento che da quello dell'umidità temperatura fredda. Il rivestimento trattato con reagenti antighiaccio rimane umido più a lungo di quello non trattato. Dovrebbe essere preso in considerazione l’impatto socioeconomico della manutenzione stradale invernale.

Il più importante fattore esterno ridurre l'usura significa limitare l'uso dei pneumatici chiodati ai mesi invernali in cui le superfici sono ricoperte di ghiaccio o di uno strato di neve-ghiaccio.

Geometria stradale

L'intensità dell'usura aumenta nelle aree di accelerazione e frenata dei veicoli. Queste sezioni includono curve, saliscendi e intersezioni. La profondità del solco è influenzata dalla larghezza della corsia. Più stretta è la corsia, più profonda è la carreggiata.

L'intensità dell'ormaiamento con pneumatici chiodati può essere ridotta posizionando le curve, riducendo la pendenza delle salite e delle discese, riducendo la lunghezza delle corsie preferenziali di transizione e allargando le corsie di traffico.

Un fattore importante è il profilo trasversale del rivestimento, che accelera il flusso dell'acqua, perché il calcestruzzo bagnato dell'asfalto consuma più intensamente i pneumatici chiodati. La costruzione della base della pavimentazione con materiali non coesivi accelera il deflusso dell'acqua dalla superficie.

Costruzione

E' ormai accertato una condizione importante Ridurre la carreggiata sulle strade è la qualità della costruzione. I seguenti fattori influenzano la riduzione dell’ormaiamento dei pneumatici chiodati:

• Specifiche e rispetto della densità richiesta del calcestruzzo asfaltico.
• Utilizzo di attrezzature idonee per la produzione e l'installazione di miscele appropriate, ad esempio SMA.
• Posa del calcestruzzo asfaltico su una superficie asciutta (senza acqua e crosta di ghiaccio) e con sufficiente alta temperatura aria esterna.
• Implementazione intensiva di attività di controllo e garanzia della qualità.

L'esperienza dei paesi scandinavi e di altri paesi indica la possibilità di ridurre significativamente l'usura dei pneumatici chiodati.

Il tasso di usura dello strato superiore del rivestimento dei perni è influenzato maggiormente dalla qualità dell'aggregato di pietra di calcestruzzo asfaltico. Si presume che tra i materiali lapidei disponibili nella regione nord-occidentale, la pietra porfirite frantumata sia la più resistente agli effetti della gomma chiodata. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata dai test.

A seconda dell'intensità prevista del traffico veicolare, l'aggregato lapideo utilizzato sulla strada da progettare/riparare deve soddisfare i requisiti delle tabelle 2.1, 2.2 - (esperienza finlandese).

Su tratti stradali ad alta intensità di traffico, non è consigliabile utilizzare calcestruzzo bituminoso denso a grana fine nello strato superiore della pavimentazione, si consiglia di utilizzare ShMA-20 (SMA 16 secondo gli standard finlandesi sull'asfalto 2011); Quando si seleziona la composizione della miscela, si dovrebbe, se possibile, puntare alla massima percentuale di particelle superiori a 8 mm.

Secondo l'esperienza finlandese, la resistenza all'usura del pietrisco dovrebbe essere periodicamente monitorata con metodi di laboratorio: Ball Mill Test, Point Load Test e metodo Los Angeles (facoltativo).

Si raccomanda di utilizzare il metodo funzionale per la progettazione di miscele di asfalto e calcestruzzo, adottato nell'UE, in particolare in Finlandia (Finnish Asphalt Standards 2011). In particolare, per lo strato superiore di rivestimento, le proprietà funzionali della miscela (SMA) dello strato superiore di rivestimento comprendono: resistenza all'usura, resistenza al taglio, resistenza all'acqua, resistenza al gelo, invecchiamento del calcestruzzo asfaltico.

La resistenza all'usura del calcestruzzo bituminoso deve essere periodicamente monitorata con metodi di laboratorio: test SRK (esperienza finlandese) o test Prall (esperienza svedese) o EN 16697-16 (norme europee).

La documentazione di progettazione dovrebbe includere anche i requisiti funzionali per la resistenza all'usura dello strato superiore, tenendo conto dei dati riportati nella tabella. 4 o secondo lo standard finlandese per asfalto 2011

– regolamentare la stagione di utilizzo consentito dei pneumatici chiodati. Installare appropriato segnali stradali;

– considerare la possibilità di ridurre la velocità consentita in inverno (sulle autostrade a 90 – 100 km/h);

– considerare la fattibilità dell’utilizzo di tecnologie per sigillare i solchi senza fresatura superficiale copertura esistente. Ad esempio, la tecnologia Microsurfacing (riempimento dei binari con una miscela emulsione-minerale modificata da polimeri) o la tecnologia utilizzata sui ponti di San Pietroburgo da JSC Lemminkäinen Dor Stroy (riempimento dei binari con asfalto colato con pietrisco di porfirite incorporato);

– Considerare l’utilizzo di un programma informatico sviluppato in Svezia per prevedere l’usura degli pneumatici chiodati e i costi dell’ormaiamento (Jacobson e Wågberg, 2004).

©A.G. Spettro, specialista capo di Dorservice LLC

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ODM 218.3.082-2016

DOCUMENTO METODOLOGICO INDUSTRIA STRADALE

Prefazione

1 SVILUPPATO dall'istituto scolastico di bilancio dello stato federale istruzione superiore"Automobile e autostrada di Mosca Università Tecnica(MADI)".

Team di autori: Dr. Tech. Scienze V.V.Ushakov, Ph.D. tecnologia. Scienze M.G. Goryachev, Ph.D. tecnologia. Scienze S.V. Lugov, ingegnere A. Kudryavtsev.

2 INTRODOTTO dal Dipartimento di ricerca scientifica e tecnica e di supporto informativo di Rosavtodor

3 ADOTTATO con ordinanza dell'Agenzia Federale delle Strade del 02/03/2017 N 142-r

5 INTRODOTTO PER LA PRIMA VOLTA

1 zona di utilizzo

1 zona di utilizzo

Queste raccomandazioni hanno lo scopo di svolgere lavori di progettazione, costruzione, ricostruzione, revisione, riparazione e manutenzione di tratti di autostrade federali.

Le raccomandazioni metodologiche mirano a stabilire la frequenza dei lavori sull'installazione degli strati di usura e degli strati protettivi installati durante la costruzione, ricostruzione, revisione, riparazione e manutenzione delle autostrade.

2. Riferimenti normativi

1. GOST 33220-2015. Strade pubbliche. Requisiti per le condizioni operative.

2. GOST 9128-2009. Miscele di calcestruzzo per asfalto per strade, aeroporti e calcestruzzo asfaltato. Condizioni tecniche.

3. GOST 31015-2002. Miscele di calcestruzzo bituminoso e mastice frantumato di calcestruzzo bituminoso. Condizioni tecniche.

4. GOST 33133-2014. Strade pubbliche. Bitumi stradali viscosi petroliferi. Requisiti tecnici.

5. GOST R 52128-2003. Emulsioni bituminose stradali. Condizioni tecniche.

6. GOST 33078-2014. Strade pubbliche. Metodi per misurare l'adesione di una ruota di automobile ad una superficie.

3. Abbreviazioni

Nelle presenti raccomandazioni vengono utilizzate le seguenti abbreviazioni:

BMO: Miscele aperte bitume-minerali.

LEMS: Miscele emulsioni-minerali colate.

SHPO: Trattamento superficiale ruvido.

SMA: Conglomerato bituminoso-mastice frantumato.

SMAS: Miscela di calcestruzzo di asfalto mastice e pietra frantumata.

4. Termini e definizioni

4.1. Autostrada- un oggetto dell'infrastruttura di trasporto destinato al movimento Veicolo e comprende terreni all'interno dei confini della corsia autostradale ed elementi strutturali situati sopra o sotto di essi (sottofondo, manto stradale ed elementi simili) e strutture stradali che costituiscono la sua parte tecnologica - strutture stradali di protezione, strutture stradali artificiali, oggetti industriali, elementi della costruzione stradale.

4.2. Cemento asfalto- miscela di calcestruzzo asfalto compattato.

4.3. Miscela di calcestruzzo per asfalto- una miscela razionalmente selezionata di materiali minerali [pietrisco (ghiaia) e sabbia con o senza polvere minerale] con bitume, preso in determinate proporzioni e miscelato allo stato riscaldato.

4.4. Miscele aperte bitume-minerali (BMO)- miscele con un alto contenuto di pietrisco (55-85%), fornendo una struttura a telaio dello strato e una superficie con elevati parametri di rugosità.

4.5. Strato di rivestimento superiore- un elemento strutturale della parte superiore della pavimentazione stradale, che riceve direttamente le forze dalle ruote dei veicoli ed è direttamente esposto agli agenti atmosferici. È possibile installare strati protettivi sulla superficie del rivestimento per prolungarne la durata e ripristinare le qualità di trasporto e operative.

4.6. Strato livellante- uno strato posto sul supporto o rivestimento esistente, anche dopo fresatura, al fine di adeguarli ai requisiti di planarità, per garantire i parametri tecnologici e funzionali degli strati sovrastanti di nuova posa.

4.7. Abbigliamento da viaggio- un elemento strutturale di un'autostrada che assorbe il carico dei veicoli e lo trasferisce sul fondo stradale.

4.8. Strato protettivo- uno strato di spessore non superiore a 4 cm, atto a proteggere lo strato sottostante della pavimentazione in calcestruzzo asfaltico dall'impatto diretto delle ruote trasporto stradale e un complesso di fattori meteorologici e climatici. Lo strato protettivo non viene preso in considerazione nel calcolo degli strati strutturali delle pavimentazioni stradali ed è soggetto a periodici ripristini durante l'esercizio.

4.9. Strato protettivo che utilizza la tecnologia di costruzione di sottili strati resistenti all'usura di miscele bitume-minerali calde- uno strato di spessore 1,5-3,0 cm con elevate proprietà frizionali e impermeabilizzanti ottenuto da una miscela bitume-minerale calda steso su una membrana preapplicata di emulsione cationica bitume-lattice.

4.11. Miscela emulsione-minerale colata (LEMS)- una miscela di consistenza colata, costituita da emulsione bituminosa, materiale lapideo, riempitivo minerale, acqua e additivi speciali, selezionati in determinate proporzioni, miscelati utilizzando attrezzature specializzate.

4.12. Indossare uno strato- lo strato superiore di chiusura della pavimentazione stradale, che assorbe direttamente gli urti delle ruote dei veicoli e degli agenti atmosferici e climatici. Soggetto a periodico ripristino durante il funzionamento.

In assenza di uno strato protettivo, lo strato superiore del rivestimento funge da strato di usura. In questo caso lo strato di usura viene preso in considerazione nel calcolo degli strati strutturali delle pavimentazioni stradali e il suo spessore deve essere ridotto dell'entità del dislivello trasversale massimo ammissibile come previsto dalla normativa vigente. documenti normativi regolamento tecnico.

4.13. Trattamento superficiale ruvido (RST)- tecnologia per la realizzazione di uno strato protettivo mediante colata di materiali leganti organici sulla superficie del rivestimento e distribuzione di materiali lapidei durevoli con compattazione.

4.14. Calcestruzzo asfalto mastice frantumato (SMA)- miscela di calcestruzzo pietrisco-asfalto mastice compattato.

4.15. Miscela di calcestruzzo pietrisco-asfalto mastice (SCMAS)- una miscela razionalmente selezionata di materiali minerali (pietrisco, sabbia da vagliatura e polvere minerale), bitume stradale (con o senza polimero o altri additivi) e un additivo stabilizzante, preso in determinate proporzioni e miscelato allo stato riscaldato.

5. Disposizioni generali

5.2. Come strato protettivo possono essere utilizzati rivestimenti sottili resistenti all'usura costituiti da miscele bitume-minerali calde, miscele emulsioni-minerali colate, miscele aperte bitume-minerali (BMO) e trattamenti superficiali ruvidi (RST).

5.3 I trattamenti superficiali ruvidi (RST) includono:

- trattamento superficiale unico eseguito mediante applicazione separata o contemporanea di legante organico e materiale minerale;

- doppio trattamento superficiale.

5.4 La decisione di installare uno strato protettivo dovrebbe essere presa sulla base di uno studio di fattibilità, indipendentemente dalla fase del ciclo di vita della strada.

5.5 Lo strato di usura dovrà essere ripristinato durante l'esercizio dell'autostrada sostituendolo con un nuovo strato dello stesso spessore realizzato con materiali che non siano inferiori nelle loro caratteristiche fisico-meccaniche al materiale dello strato ripristinato.

5.6. L'incarico di lavori per l'installazione di strati di usura e di protezione su tratti autostradali sfruttati deve essere preceduto da un esame dello stato del manto stradale esistente.

5.7. Sulla base dei risultati dell'indagine, sono prescritti lavori stradali preparatori (preliminari). I lavori stradali preparatori possono includere:

Eliminazione di piccoli difetti con bassa frequenza di ripetizione (buche, crepe, ondulazioni, cedimenti, ammaccature, ecc.). Secondo ODN 218.0.006-2002 "Regole per la diagnostica e la valutazione delle condizioni delle autostrade", il punteggio medio ponderato di tale copertura è almeno 3,5. In questo caso, le dimensioni consentite dei difetti non devono superare le dimensioni stabilite da GOST 33220-2015.

Installazione di uno strato livellante di miscela di asfalto e calcestruzzo. È prescritto in caso di riduzione dell'uniformità longitudinale del rivestimento ai valori massimi consentiti, in conformità con i requisiti di GOST 33220-2015 e.

Eliminazione dei solchi. Assegnato in conformità alle "Raccomandazioni per l'individuazione e l'eliminazione dei solchi sulle superfici stradali non rigide". Il criterio per assegnare tali lavori è ridurre l'uniformità trasversale del rivestimento ai valori massimi consentiti.

Fresatura della superficie seguita dalla posa di strati di calcestruzzo asfaltato. La fresatura allo spessore dello strato di rivestimento può essere eseguita durante l'installazione di uno strato di usura di calcestruzzo asfaltico. Tale misura dovrebbe essere utilizzata in caso di riduzione della planarità longitudinale e/o trasversale della pavimentazione ai valori massimi ammissibili, ma con obbligo di mantenimento delle quote di progetto o di stato non soddisfacente della pavimentazione stessa (punteggio medio ponderato inferiore a 3.5) - vedere Tabella 1.

5.8. La frequenza dei lavori di installazione degli strati di usura e degli strati protettivi viene assegnata in base all'effettiva intensità media annua giornaliera del traffico nelle unità fisiche, stabilita in base ai dati punti automatizzati tenendo conto dell’intensità del traffico. In caso di loro assenza, la registrazione del traffico deve essere effettuata mensilmente, una volta nei giorni feriali e nei fine settimana (festivi), per 2 ore di osservazione continua nell'intervallo dalle 10:00 alle 18:00. Il risultato di una misurazione di 2 ore viene convertito in intensità giornaliera utilizzando la formula:

Dov'è l'intensità del traffico giornaliero, veicoli;

- intensità del traffico di misurazione di 2 ore, auto.

L’intensità media del traffico giornaliero mensile è determinata utilizzando la formula:

Dov'è l'intensità media mensile giornaliera del traffico, veicoli;

e - intensità del traffico giornaliero rispettivamente nei giorni feriali e nei fine settimana (festivi), autore;

e - rispettivamente il numero di giorni feriali e di fine settimana (festivi) in un dato mese contabile.

L’intensità media annua del traffico giornaliero è determinata utilizzando la formula:

Dov'è l'intensità media annua del traffico giornaliero, veicoli;

- la somma dell'intensità media mensile giornaliera del traffico per l'anno di riferimento, auto.

È consentito stabilire l'intensità media annua del traffico giornaliero per un anno di riferimento incompleto, ma non inferiore a quella basata sui risultati della contabilità per nove mesi.

5.9. La determinazione dell'intensità del flusso di traffico nella corsia più trafficata viene effettuata sulla base dei dati provenienti dalla registrazione sistematica del traffico veicolare nelle singole corsie o utilizzando una formula che tiene conto del numero di corsie:

Dov'è l'intensità media annua del traffico giornaliero lungo la corsia più trafficata, veicoli;

- coefficiente di banda (Tabella 1).


Tabella 1 - Valori del coefficiente di larghezza di banda

Numero di corsie
Fattore di larghezza di banda

5.10. Sulla base dei dati relativi all'effettiva intensità media annua del traffico giornaliero sulla corsia più trafficata, viene effettuato il monitoraggio per garantire la conformità della durata effettiva dello strato di usura o dello strato protettivo ai requisiti normativi. In caso di non conformità, vengono identificate le ragioni della non conformità al fine di adottare misure per conformarsi ai requisiti normativi per i periodi di revisione.

6. Frequenza dei lavori sull'installazione di strati di usura e strati protettivi del manto stradale

6.1. Le miscele di calcestruzzo per asfalto devono soddisfare i requisiti di GOST 9128-2009.

6.4. La frequenza degli interventi di installazione degli strati di usura e degli strati protettivi è indicata nelle Tabelle 2...12.

6.5. Si consiglia di eseguire lavori sull'installazione di trattamenti superficiali ruvidi sulle strade delle categorie III-V quando l'intensità del flusso di traffico sulla corsia più trafficata non supera i 5.000 veicoli al giorno.

La frequenza del lavoro è mostrata nella Tabella 2.


Tabella 2 - Frequenza dei lavori sull'installazione del trattamento superficiale ruvido

Intensità effettiva del flusso di traffico nella corsia più trafficata, veicoli/giorno	Frequenza dei lavori per zone climatiche stradali, anni
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Le auto in movimento hanno il maggiore impatto sull’usura dei rivestimenti. Sotto il carico trasmesso alla ruota, il pneumatico si deforma (Fig. 6.7). In questo caso, all'ingresso del pneumatico nella zona di contatto con il rivestimento del pneumatico, si verifica la compressione e all'uscita dal contatto si verifica l'espansione. Percorso percorso da un punto del pneumatico nel piano di contatto l 1, meno che al di fuori di esso l. Pertanto, nel piano di contatto, il punto si muove con un'accelerazione maggiore di come si muoveva prima di entrare in contatto con il rivestimento. Allo stesso tempo, la velocità angolare a nei settori è praticamente la stessa. Pertanto la punta percorre lungo il rivestimento un percorso di una certa lunghezza scivolando invece che semplicemente rotolando.

Riso. 6.7. Deformazioni dei pneumatici delle ruote che contribuiscono all'usura del rivestimento:
A - zona di compressione, B - zona di tensione

Sotto l'influenza di queste maggiori sollecitazioni tangenziali nel piano della pista, si verifica l'abrasione del rivestimento del veicolo e del pneumatico. Le maggiori forze tangenziali e la maggiore usura si verificano durante la frenata del veicolo. L'usura durante la guida di camion è circa 2 volte maggiore rispetto alla guida di automobili. Maggiore è la resistenza del materiale di rivestimento, minore e più uniforme sarà l'usura del rivestimento su tutta la larghezza. Sui rivestimenti realizzati con materiali a bassa resistenza, il tasso di usura è molto più elevato e si formano più spesso solchi e buche. L'uso di rocce ignee per la pietrisco invece di rocce sedimentarie riduce l'usura del 60%. Aumentando il contenuto di bitume dal 5 al 7% si riduce l'usura del 50-80%.

L'usura del rivestimento all'interno della carreggiata e lo spessore del rivestimento avviene in modo non uniforme e sul rivestimento si formano solchi di abrasione lungo le strisce di rotolamento, la cui profondità può variare da pochi millimetri a 40-50 mm. In tali solchi, durante la pioggia, si crea uno strato significativo di acqua, che porta ad una diminuzione delle qualità di adesione della superficie e dell'aquaplaning.

Usura media su tutta l'area di copertura h media, mm, è:

h media = K× h n, mm, dove (6.1)

K- il coefficiente di irregolarità dell'usura è in media 0,6-0,7;

h n- quantità di usura della striscia di laminazione, mm.

Per i rivestimenti avanzati, l'usura viene misurata in mm, mentre per i rivestimenti transitori anche in termini di volume della perdita di materiale in m 3 /km.

Caratteristiche di usura delle superfici stradali accidentate. L'usura della superficie ruvida dei manti stradali si manifesta con la diminuzione dell'altezza e con lo sgrossamento delle macrorugosità irregolari. La riduzione della macrorugosità dei rivestimenti sotto l'influenza delle ruote delle automobili avviene in due fasi (vedere Fig. 7.3). Nella prima fase, subito dopo il completamento della costruzione, la rugosità del rivestimento viene ridotta a causa dell'immersione dei granelli di pietrisco dello strato di usura nello strato di rivestimento sottostante. L'entità di questa immersione dipende dall'intensità e dalla composizione del movimento, dalla dimensione del pietrisco e dalla durezza del rivestimento. La durezza del rivestimento si valuta dalla profondità di immersione dell'ago del durometro e per le pavimentazioni in calcestruzzo-asfalto si divide in: molto duro - 0-2 mm; duro - 2-5 mm; normale - 5-8 mm; morbido - 8-12 mm; molto morbido - 12-18 mm. I rivestimenti in calcestruzzo cementizio sono assolutamente duri.

Determinazione dell'usura del rivestimento mediante calcolo. La riduzione media annua dello spessore del manto stradale dovuta all'usura può essere determinata utilizzando la formula del Prof. M.B. Korsunsky (va notato che questi studi sono stati condotti più di 50 anni fa e i valori quantitativi dei loro risultati non sono molto applicabili alle strade e alle automobili moderne):

H = UN + B× B (6.2)

H- usura annuale del rivestimento, mm;

UN- un parametro che dipende principalmente dalla resistenza agli agenti atmosferici del rivestimento e dalle condizioni climatiche;

B- un indicatore che dipende dalla qualità (principalmente resistenza) del materiale di rivestimento, dal grado di umidità, composizione e velocità di movimento;

IN- volume del traffico, milioni di tonnellate lorde all'anno; N» 0,001× IN (N- intensità del traffico, veicoli/giorno).

Usura del rivestimento per T anni, tenendo conto dei cambiamenti futuri nella composizione e nell'intensità del traffico in progressione geometrica, è possibile determinare la formula

dove (6.3)

hT- usura del rivestimento per T anni, mm;

N 1 - intensità di traffico nell'anno di riferimento, veicoli/giorno;

A= 1,05-1,07 - coefficiente che tiene conto dei cambiamenti nella composizione del movimento;

Q 1 - indicatore della crescita annuale dell'intensità del traffico, Q 1 > 1,0.

Valori dei parametri UN E B sono riportati in tabella. 6.6.

Tabella 6.6

Rivestimenti	UN, mm	B, mm/milione tonnellate lorde	[H], mm, tenendo conto dell'abrasione irregolare
Cemento asfalto	0,4-0,6	0,25-0,55
Pietrisco e ghiaia, trattati con leganti organici viscosi, ripristinati:
doppio trattamento superficiale	1,3-2,7	3,5-5,5
trattamento superficiale unico	1,4-2,8	4,0-6,0
Pietra Spaccata:
realizzato in pietra resistente	4,5-5,5	15,0-20,0
da materiali lapidei a bassa resistenza	5,5-6,5	19,0-25,0
Ghiaia:
realizzato in ghiaia resistente	3,0-4,0	16,0-22,0
da ghiaia a bassa resistenza	4,0-6,0	20,0-30,0

Appunti 1. Valori medi UN E B accettato per strade situate in una zona di moderata umidità (III zona climatica stradale) e costruite con materiali lapidei che soddisfano i requisiti degli standard. 2. Per le strade con pavimentazioni migliorate situate in una zona di umidità eccessiva (zona climatica stradale II), sono accettati i limiti superiori e per le strade situate in aree con clima secco (zone climatiche stradali IV e V), i limiti inferiori di si accettano valori UN E B. 3. Per le strade con superfici di pietrisco e ghiaia situate in un'area con eccessiva umidità, sono accettati limiti inferiori e in aree con clima secco - limiti superiori UN E B. 4. Se la larghezza della carreggiata supera 7,0 m, il valore B ridotto del 15%, e se è inferiore a 6,0 m, allora B aumento del 15%.

Negli ultimi anni sono stati utilizzati pneumatici con chiodi o catene per migliorare la stabilità del veicolo. L'esperienza dimostra che ciò aumenta notevolmente l'usura delle superfici stradali.

Al momento del contatto con il rivestimento, ogni punta colpisce ad alta velocità. La punta ha una massa molto piccola, ma la ripetizione ripetuta di questi colpi in un punto aiuta a indebolire lo strato superiore del rivestimento. Un maggiore effetto abrasivo è esercitato da una punta che emerge dalla zona di contatto, dove il pneumatico insieme alla punta scivola lungo la superficie del rivestimento, abradendola.

La durata dell'usura delle pavimentazioni in calcestruzzo asfaltato durante il funzionamento di pneumatici con catene e chiodi è ridotta di 2-3 volte. Anche sulle superfici in cemento asfaltato colato ad alta resistenza sulle autostrade tedesche, su cui si muovono veicoli dotati di pneumatici chiodati, dopo 1-2 anni si formano solchi lungo strisce di rotolamento profonde fino a 10 mm.

Pertanto, nelle condizioni operative delle strade russe, l'uso di pneumatici chiodati e catene da neve sulle strade pubbliche dovrebbe essere severamente limitato.

Il valore dell'usura ammissibile può essere preso come criterio per lo stato limite di usura del manto stradale N e: per pavimentazioni in calcestruzzo asfaltato 10-20 mm; per pietrisco e ghiaia trattata con leganti organici - 30-40 mm; pietrisco da pietrisco durevole - 40-50 mm, ghiaia - 50-60 mm.

Sulla base di ciò, le organizzazioni di manutenzione stradale, quando accettano strade dopo la costruzione o la riparazione con rinforzo, devono richiedere ai costruttori che il rivestimento abbia uno spessore maggiore di quello calcolato dalle condizioni di resistenza in base alla quantità di usura consentita, ad es.

h n = h np + N e, mm, dove (6.5)

h np- spessore della pavimentazione calcolato in base alla resistenza della pavimentazione stradale, mm.

Misurazione dell'usura. Usura annua in frazioni di mm di calcestruzzo cementizio, conglomerato bituminoso e altri rivestimenti monolitici misurato utilizzando parametri di riferimento incorporati nello spessore del rivestimento e un misuratore di usura. Con questo metodo di misurazione dell'usura vengono prima inserite nel rivestimento delle tazze di riferimento in ottone. Il fondo della tazza funge da superficie da cui viene effettuato il conteggio.

L'usura viene determinata anche utilizzando placche (segni) di forma trapezoidale in pietra calcarea o metallo tenero, annegate nel rivestimento e abrase insieme ad esso. Per determinare l'usura dei rivestimenti è possibile utilizzare vari tipi strumenti elettrici o radar a penetrazione del suolo utilizzati per misurare lo spessore degli strati in semispazi stratificati.

Avendo dati sull'usura effettiva del rivestimento e sull'usura massima consentita, viene determinato il coefficiente di usura del rivestimento.

CAPITOLO 7. Modelli di cambiamento nelle principali caratteristiche di trasporto e operative delle autostrade

Usura (abrasione)- il principale tipo di distruzione del manto stradale, determina le condizioni e i termini del suo servizio. L'usura è una riduzione dello spessore di un rivestimento dovuta alla perdita di materiale durante il funzionamento sotto l'influenza delle ruote dell'auto e di fattori naturali.

L'usura del rivestimento avviene sotto l'influenza delle forze tangenziali che agiscono sul piano della pista delle ruote dell'automobile e causata dal lavoro dei pneumatici per superare le forze di attrito. Le sollecitazioni tangenziali nel piano della pista provocano l'abrasione del manto stradale e dei pneumatici dell'auto lungo l'intero percorso. Tali sollecitazioni aumentano da un complesso di fattori che provocano lo slittamento del pneumatico della ruota sul piano della pista in normali condizioni di rotolamento. Inoltre, i fattori naturali contribuiscono ad aumentare l'usura, poiché il materiale di rivestimento si indebolisce quando è saturo d'acqua e in inverno a causa del congelamento.

L'usura del rivestimento si verifica su tutta la larghezza della carreggiata, ma soprattutto sulle piste di rotolamento, dove spesso le ruote delle automobili passano su un unico binario. Negli studi si presuppone convenzionalmente che l'usura sia distribuita uniformemente su tutta la superficie del rivestimento. In questo caso il valore medio di usura h av mm è h av =kh n. dove k è il coefficiente di usura irregolare, in media 0,6-0,7 h„ è una certa quantità di usura nella striscia di laminazione, mm.

Per i rivestimenti avanzati, l'usura viene misurata in millimetri, mentre per i rivestimenti di transizione e di tipo più semplice anche in termini di volume della perdita di materiale, m 3 /km.

Oltre all'usura, le superfici stradali sono soggette a deformazioni e distruzioni, descritte di seguito e mostrate in Fig. 25 e 26.

Peeling- esposizione della superficie del rivestimento, separazione di pellicole superficiali sottili e scaglie del materiale di rivestimento, deformate sotto l'influenza di acqua e gelo, nonché ruote di automobili. Questo processo è particolarmente intenso nel periodo primaverile quando gli strati superiori del rivestimento vengono spesso riscaldati dai raggi solari durante il giorno e ghiacciati durante la notte. Il distacco avviene tanto più intensamente quanto maggiore è la porosità e minore è la resistenza del materiale di rivestimento. Il processo di peeling si sviluppa anche dall'azione dei cloruri utilizzati nella lotta al ghiaccio. Sono particolarmente dannosi per le pavimentazioni in calcestruzzo cementizio ad alto contenuto di pori superficiali. I cloruri aumentano indirettamente il distacco dei rivestimenti, riducendo la resistenza al gelo del calcestruzzo. Questi effetti contribuiscono al rilascio del calore latente di scioglimento del ghiaccio sul rivestimento, a seguito del quale si scioglie e poi si congela nuovamente. Per evitare lo sfogliamento è necessario ridurre la porosità della parte superiore del rivestimento trattandolo nel periodo estivo con bitume con sparsa di materiale minerale fine.

Scheggiatura- il processo di distruzione del rivestimento che segue alla pelatura, durante il quale i grani più grandi di materiale minerale vengono separati dal rivestimento. Non solo i rivestimenti di tipo transitorio si scheggiano, ma anche tutti quelli avanzati a causa della perdita di connessione tra i grani dei materiali. Il materiale dei rivestimenti in cemento poroso si sbriciola a causa di maggiori processi di pelatura. Granelli di pietra frantumati scarsamente legati al bitume (granuli di silicio) cadono dalle pavimentazioni in calcestruzzo asfaltato. I motivi della scheggiatura del rivestimento sono anche la scarsa qualità delle miscele dovuta al loro trasporto in autocarri con cassone ribaltabile (residui di sabbia penetrano nel rivestimento), il sotto-rotolamento del rivestimento in climi freddi e piovosi, ecc. Questo processo può essere interrotto stendendo un strato protettivo.

Rottura del bordo- distruzione dei rivestimenti nei punti in cui si interfacciano con i bordi stradali, che si verifica più spesso nel caso di autocarri pesanti che superano i bordi dei rivestimenti. Sulle pavimentazioni in calcestruzzo cementizio, inoltre, i bordi si rompono in corrispondenza dei giunti di dilatazione quando la qualità del calcestruzzo è scarsa o quando non c'è collegamento tra le lastre. Quando un'auto attraversa una giuntura, la lastra si piega e, se non c'è un buon collegamento tra le lastre, la ruota urta il bordo della lastra successiva. Quando si costruisce una strada, i bordi della pavimentazione devono essere protetti dalla rottura, per questo scopo vengono installate strisce di rinforzo (bordi) sui bordi della strada. Su quelle strade dove non sono presenti tali strisce, devono essere realizzate durante i lavori di riparazione.

Onde- Sono deformazioni che si formano su rivestimenti con eccessiva plasticità. Lo strato superiore delle pavimentazioni in asfalto, sotto l'influenza delle forze tangenziali, soprattutto durante la frenata, si sposta sui pendii e nei luoghi in cui si fermano i trasporti pubblici. Le onde, o pieghe, si formano principalmente in climi caldi e soleggiati, quando il rivestimento si riscalda fino a 60° o più. Su terreni eccessivamente flessibili e superfici in ghiaia trattate con leganti organici, le onde possono raggiungere dimensioni tali da rendere impossibile la circolazione su strada, provocando lo spostamento dei veicoli a lato della strada. La formazione delle onde può essere fermata spargendo materiale minerale fine e ad angolo acuto e facendolo poi rotolare con rulli pesanti su rulli metallici. Un tipo di onda cadente, in cui il materiale si muove in direzione trasversale. Ad esempio, nei luoghi in cui i trasporti pubblici si fermano, il materiale viene spostato sui marciapiedi.

Pettine- tipo di distruzione dei rivestimenti di tipo transitorio, principalmente ghiaia e talvolta rivestimenti leggeri di tipo avanzato. Il pettine ha l'aspetto di protuberanze trasversali regolari, più o meno nettamente definite, alternate a depressioni. Per eliminare questo inconveniente è necessario effettuare il decapaggio del rivestimento, seguito dalla correzione del profilo stradale mediante motolivellatrici e rullatrici.

Turni- deformazioni del rivestimento che si verificano sotto l'azione delle forze tangenziali delle ruote dell'auto, soprattutto nei punti di frenata. Gli spostamenti si formano principalmente in assenza di un corretto collegamento del rivestimento con la base o dello strato superiore del rivestimento con quello inferiore. I cambiamenti sono accompagnati da crepe. Nei punti di taglio, soprattutto nelle fessure, il rivestimento inizia a collassare.

Ammaccature- depressioni nei rivestimenti di plastica sotto forma di impronte del disegno di pneumatici di automobili o tracce di veicoli cingolati, formate nella stagione calda.

Crepe, formati su pavimentazioni in cemento armato, di solito servono come segno di resistenza insufficiente e dell'inizio della distruzione. Si formano crepe trasversali dovute alla temperatura a grandi distanze tra le giunzioni e nei casi in cui si è verificata l'adesione lastre di cemento con la base e perdono la capacità di muoversi con gli sbalzi di temperatura.

Crepe longitudinali si verificano quando il sottofondo non è compattato uniformemente - quando i suoi bordi, compattati meno della metà, iniziano a produrre precipitazioni. Sopra i vuoti locali compaiono crepe oblique: sedimenti del sottofondo e con rivestimenti insufficientemente resistenti.

Temperatura trasversale si formano crepe sui rivestimenti, la cui superficie è trattata con leganti organici, con un forte calo della temperatura dell'aria in autunno e con grandi sbalzi di temperatura in inverno. Sono distribuiti regolarmente a determinate distanze l'uno dall'altro (6-10 m). Si formano a causa dell'insufficiente resistenza del materiale di rivestimento alle sollecitazioni termiche.

Crepe assiali su asfalto le pavimentazioni in calcestruzzo compaiono a causa del cattivo accoppiamento del conglomerato bituminoso di due strisce adiacenti, quando l'impasto caldo è adiacente ad una fascia fredda precedentemente posata. Le crepe oblique sono lo sviluppo di crepe trasversali e longitudinali con resistenza del rivestimento insufficiente.

Rete di crepe si verifica sul manto stradale, solitamente quando la resistenza della base è insufficiente. Soprattutto spesso si forma una rete di fessure in primavera, quando il terreno impregnato d'acqua provoca grandi deflessioni della base sotto carico. Un materiale di rivestimento più rigido non può resistere a tali deflessioni, con conseguente comparsa di crepe. Tutti i tipi delle crepe di cui sopra sono mostrati di seguito.

Usura del manto stradale e sue cause [add. V. 29]

Le auto in movimento hanno il maggiore impatto sull’usura dei rivestimenti. Sotto il carico trasmesso alla ruota, il pneumatico si deforma (Fig. In questo caso, all'ingresso del pneumatico nella zona di contatto con il rivestimento del pneumatico, si verifica la compressione e all'uscita dal contatto si verifica l'espansione. Il percorso percorso da un punto sull'autobus nel piano di contatto?1 è inferiore a quello esterno?. Pertanto, nel piano di contatto, il punto si muove con un'accelerazione maggiore di come si muoveva prima di entrare in contatto con il rivestimento. Allo stesso tempo, la velocità angolare a nei settori è praticamente la stessa. Pertanto la punta percorre lungo il rivestimento un percorso di una certa lunghezza scivolando invece che semplicemente rotolando.

Sotto l'influenza di queste maggiori sollecitazioni tangenziali nel piano della pista, si verifica l'abrasione del rivestimento del veicolo e del pneumatico. Le maggiori forze tangenziali e la maggiore usura si verificano durante la frenata del veicolo. L'usura durante la guida di camion è circa 2 volte maggiore rispetto alla guida di automobili. Maggiore è la resistenza del materiale di rivestimento, minore e più uniforme sarà l'usura del rivestimento su tutta la larghezza. Sui rivestimenti realizzati con materiali a bassa resistenza, il tasso di usura è molto più elevato e si formano più spesso solchi e buche. L'uso di rocce ignee per la pietrisco invece di rocce sedimentarie riduce l'usura del 60%. Aumentando il contenuto di bitume dal 5 al 7% si riduce l'usura del 50-80%.

L'usura del rivestimento all'interno della carreggiata e lo spessore del rivestimento avviene in modo non uniforme e sul rivestimento si formano solchi di abrasione lungo le strisce di rotolamento, la cui profondità può variare da diversi millimetri a 40-50 mm. In tali solchi, durante la pioggia, si crea uno strato significativo di acqua, che porta ad una diminuzione delle qualità di adesione della superficie e dell'aquaplaning.

La quantità media di usura sull'intera area di copertura è.