Способ контроля степени износа материалов холодного применения и композиция материала холодного применения

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля степени износа дорожных покрытий. Технический результат заключается в упрощении контроля степени износа материала холодного применения, а также повышении эффективности выявления поверхностных дефектов дорожного покрытия. Композиция материала холодного применения, предназначенного для поверхностной обработки дорожного покрытия, включает: битумное вяжущее в количестве до 80 мас.%; флуоресцентный пигмент в количестве от 0,01 до 5 мас.%, нанесённый на поверхность частиц модифицированной меламин формальдегидной смолы; минеральный наполнитель в количестве до 20 мас.%. Способ контроля степени износа материала холодного применения заключается в нанесении на дорожное покрытие композиции материала холодного применения, последующей периодической фотофиксации исследуемых участков дорожного покрытия с помощью фотокамеры и источника ультрафиолетового света и оценке степени износа путём сопоставления полученных фотографий со шкалой износа. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к способам контроля степени износа материалов холодного применения, которые устраняют поверхностные дефекты и обеспечивают их долговременную защиту автомобильных дорог от воздействия погодно-климатических факторов, противогололедных реагентов и транспортной нагрузки применительно к объектам транспортной инфраструктуры для всех климатических зон.

Известны материалы холодного применения, используемые для покрытия автомобильных дорог.

Например, известно «Флуоресцентное покрытие для дорог, парковок и т.п., которое флуоресцирует при освещении ультрафиолетовым светом», описанное в патенте EP0729531, которое содержит органические оптические отбеливатели и пигменты, при этом в нем используют связующее, представляющее собой твердый раствор смеси аморфных полимеров с температурой стеклования от 20 до 60°С и коэффициентом упругости менее 1000 МПа при -10°С и более 1 МПа при +60°С, которое флуоресцирует при освещении ультрафиолетовым светом.

Недостатком известного флуоресцентного покрытия является то, что заявлено готовое дорожное покрытие, что делает невозможным его применение в качестве добавки к материалам холодного применения.

Также известны способы контроля износа дорожного покрытия, при этом не известны способы контроля износа материалов холодного применения, применяемых для дорожных покрытий.

Например, в статье «Исследование износа дорожного покрытия с применением лазерного сканирования» Самарцева А.В., Абрамов Н.С., Слободин И.С., Моор А.Д., изд. Оренбургский государственный университет, 2019 г. описан способ обнаружения колеи и выбоин, а также диагностирование износа дорожного покрытия с помощью 3D сканера.

Известен патент WO 92/18573 «Вяжущее для асфальта», выбранный в качестве прототипа. Сущностью изобретения является асфальтовое или другое покрытие, содержащее битум в качестве вяжущего, которое видно при освещении его ультрафиолетовым излучением из-за добавления в него масляного компонента, флуоресцирующего в ультрафиолетовом свете, который получается, например, путем перегонки сырой нефти. При этом различные природные и синтетические высокомолекулярные материалы могут быть смешаны с масляным компонентом для улучшения свойств вяжущего.

Использование в составе покрытия масляного компонента, флуоресцирующего в ультрафиолетовом свете, позволяет определять степень его износа, при этом применение известного вяжущего ограничено его применением в составе асфальтобетонной смеси, которая используется для улучшения освещения дороги в условиях плохой видимости, при этом контроль степени износа асфальтобетонного покрытия с таким вяжущем, а также количество масляного компонента, флуоресцирующего в ультрафиолетовом свете, является нецелесообразным не только с технологической, но и экономической точек зрения.

Решаемой технической проблемой является использование необоснованно большого количества масляного компонента, флуоресцирующего в ультрафиолетовом свете. Использование большого количества масляного компонента является нецелесообразным не только с технологической точки зрения (применение вяжущего в рамках стандарта ограничено асфальтобетонными смесями и неприменимо для контроля износа материалов холодного применения для поверхностной обработки дорожных одежд, так как одновременное их применение не позволит проводить оценку), но и с экономической точки зрения.

Кроме того, добавление масляного компонента, флуоресцирующего в ультрафиолетовом свете, производят непосредственно в битумное вяжущее, которое используется для формирования асфальтобетонной смеси, что также препятствует определению износа, поскольку данная добавка распределяется по всему объему и при истирании верхнего слоя это будет незаметно, так как нижележащие слои также будут давать флуоресценцию в ультрафиолетовом свете.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявляемого изобретения, является упрощение контроля степени износа материала холодного применения, а также повышение эффективности выявления поверхностных дефектов дорожного покрытия.

Указанный технический результат достигают за счет использования материала холодного применения, предназначенного для поверхностной обработки дорожного покрытия, который включает:

- битумное вяжущее в количестве до 80% мас.;

- флуоресцентный пигмент в количестве от 0,01 до 5% мас., нанесенный на поверхность частиц модифицированной меламин формальдегидной смолы;

- минеральный наполнитель в количестве до 20% мас.

При этом для обеспечения контроля степени износа материала холодного применения в ходе эксплуатации дорожного покрытия периодически осуществляют фотофиксацию исследуемых участков с помощью источника ультрафиолетового света и фотокамеры, обеспечивающей необходимое качество съемки, после чего производят сравнение и оценку фотографий, полученных в разное время с помощью шкалы износа.

Равномерность распределения флуоресцентного пигмента по всему объему материала холодного применения обеспечивают за счет применения его мелкодисперсной формы, составляющей от 3 до 5 мкм, а также за счет применения установки для перемешивания с автоматическим контролем степени смешения. При этом введение в материал холодного применения флуоресцентного пигмента не изменяет его вязкость, а также не оказывает влияния на другие его физико-механические показатели.

Для оценки степени износа материала холодного применения, через заданные промежутки времени после начала эксплуатации дорожного покрытия периодически с помощью источника ультрафиолетового света и фотокамеры делают фотографии исследуемых участков и затем оценивают степень износа материала холодного применения по шкале износа, например, приведенной в Таблице 1.

С целью проверки эффективности заявляемого способа были проведены опытные работы с несколькими различными материалами холодного применения, изготовленными в промышленных условиях.

Непосредственно перед нанесением на дорожное покрытие опытного участка в готовые материалы холодного применения был введен флуоресцентный пигмент, после чего было произведено их нанесение на асфальтобетонное покрытие. Для всех образцов был использован флуоресцентный пигмент, нанесенный на поверхность частиц модифицированной меламин формальдегидной смолы.

Органический люминофор на основе модифицированной меламин формальдегидной смолы отличается интенсивным поглощением, флуоресценцией и химической устойчивостью, поэтому при введении данного пигмента в материал холодного применения его свойства не ухудшаются.

Для оценки степени износа материала холодного применения была проведена фотофиксация опытных участков сразу после нанесения материалов холодного применения, затем через 2 недели и через 3 месяца эксплуатации дорожного покрытия.

Полученные фотографии были оценены с помощью шкалы износа, по которой была произведена оценка степени износа материала холодного применения.

Результаты применения способа контроля степени износа материалов холодного применения представлены на Фигурах 1 - 5.

На Фиг. 1 показан результат фотофиксации участка дорожного покрытия под ультрафиолетовым светом до нанесения на него материала холодного применения;

На Фиг. 2 показан результат фотофиксации участка дорожного покрытия под ультрафиолетовым светом материала холодного применения без флюоресцентного пигмента;

На Фиг. 3 показан результат фотофиксации под ультрафиолетовым светом материала холодного применения с флуоресцентным пигментом, сразу после его нанесения.

На Фиг. 4 показан результат фотофиксации под ультрафиолетовым светом материала холодного применения с флуоресцентным пигментом на дорожном покрытии после 2 недель эксплуатации дороги;

На Фиг. 5 показан результат фотофиксации под ультрафиолетовым светом материала холодного применения с флуоресцентным пигментом на дорожном покрытии через 3 месяца эксплуатации дороги;

Проведенные испытания подтвердили, что использование заявляемого способа контроля степени износа материалов холодного применения позволяет:

- проводить быструю оценку степени износа материала холодного применения, нанесенного на дорожное покрытие;

- уменьшить трудоемкость оценки степени износа материала холодного применения в связи с отсутствием необходимости для этого сложной подготовки и использования специального оборудования.

Проведенные испытания показали, что за счет применения материала холодного применения и способа контроля степени износа с его использованием возможно быстро производить оценку степени износа, а также выявлять поверхностные дефекты дорожного покрытия с учетом транспортной нагрузки в любых климатических зонах.

Таблица 1
Способ контроля степени износа материалов холодного применения и композиция материала холодного применения
Характеристика степени износа материала холодного применения для поверхностной обработки дорожных одежд на асфальтобетонном дорожном покрытии	Степень износа, балл
Материал холодного применения для поверхностной обработки дорожных одежд сохраняется на всей поверхности асфальтобетонного дорожного покрытия, которая изображена на фотографии, могут иметься небольшие темные включения (области без флуоресценции), которые не превышают 10% всей площади фотографии	0
Материал холодного применения для поверхностной обработки дорожных одежд сохраняется на поверхности асфальтобетонного дорожного покрытия, которая изображена на фотографии, но имеются темные включения (области без флуоресценции), которые составляют от 10% до 30% всей площади фотографии	1
Материал холодного применения для поверхностной обработки дорожных одежд плохо сохранен на поверхности асфальтобетонного дорожного покрытия, которая изображена на фотографии, имеются темные включения (области без флуоресценции), которые составляют от 30% до 50% всей площади фотографии	2
Материал холодного применения для поверхностной обработки дорожных одежд не сохранен на поверхности асфальтобетонного дорожного покрытия, которая изображена на фотографии, темные области (области без флуоресценции) составляют более 50% всей площади фотографии	3

1. Композиция материала холодного применения, предназначенного для поверхностной обработки дорожного покрытия, включающая:

битумное вяжущее в количестве до 80 мас.%;

флуоресцентный пигмент в количестве от 0,01 до 5 мас.%, нанесённый на поверхность частиц модифицированной меламин формальдегидной смолы;

минеральный наполнитель в количестве до 20 мас.%.

2. Способ контроля степени износа материала холодного применения, заключающийся в нанесении на дорожное покрытие композиции материала холодного применения по п.1, последующей периодической фотофиксации исследуемых участков дорожного покрытия с помощью фотокамеры и источника ультрафиолетового света и оценке степени износа путём сопоставления полученных фотографий со шкалой износа.