Анализ технологии нанесения дорожной разметки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Применяемые материалы

В настоящее время для разметки используют краски, термопластики, ленты-полуфабрикаты, цветные асфальто- и цементобетоны, кнопки, металлические и керамические плиты и т.п. Наибольшее распространение получили краски и термопластики, что связано в основном с возможностью механизировать процессы разметки.

К применяемым для дорожной разметки материалам предъявляется ряд требований, связанных с условиями ее эксплуатации. Определяющими факторами при выборе материала являются: стоимость, прочностные и адгезионные характеристики; шероховатость; устойчивость; цветостойкость и хорошая отражательная способность; производительный способ нанесения разметки из данного материала; время, затрачиваемое с момента начала разметки до открытия движения на дороге; время для подготовки поверхности под разметку.

Краска для разметки, как и любой лакокрасочный материал, представляет собой комплексный состав, основными компонентами которого являются наполнитель, пигмент, связующее вещество и растворитель. Наполнитель создает необходимую шероховатость и матовость высохшей пленки, улучшает прочностные и адгезионпые свойства. Пигмент вводят в состав красок для придания им нужного цвета. Связующее вещество связывает пигмент с наполнителем и образует при высыхании пленку. Растворитель придает краске вязкость, при которой ее можно наносить на покрытие. Наибольшее распространение для разметки получила белая нитроэпоксидная эмаль. Она обладает высокой износостойкостью по сравнению с другими видами красок. Время ее высыхания при температуре окружающего воздуха 18...22°С ограничивается 0,5 ч. Средний расход краски при нанесении линий разметки 0,4 кг/м2.

Применяемые для дорожной разметки краски являются сравнительно дешевыми материалами и позволяют обеспечить необходимую производительность работ. Однако выполненная ими разметка в зависимости от интенсивности движения требует обновления через 2-4 мес эксплуатации (особенно линии и знаки поперечной разметки). Поиски более долговечных материалов привели к широкому использованию термопластиков, срок службы которых в тех же условиях эксплуатации 2-3 года.

Как и краска, термопластик представляет собой композицию из нескольких составляющих: термопластичное связующее, основанное на синтетических (поливинилхлорид, полистирол, полипропилен, полиамиды, производные целлюлозы) или природных (канифоль) смолах; пигмент и светлые наполнители.

Термопластичные массы укладывают на дорожное покрытие в горячем состоянии при температуре 160...180°C. В результате охлаждения они затвердевают. После расплавления при 180С и застывания (40С) смесь превращается в материал светло-серого цвета с плотностью 1,7 г/см3 После нанесения термопластика на покрытие при температуре окружающего воздуха 20С движение может быть открыто уже через 15-20 мин.

Расход смеси при толщине линии разметки 4 мм около 7 кг/м.

Для улучшения видимости разметки и зрительной ориентации водителей в темное время суток на участках дорог без искусственного освещения разметку можно выполнять с применением световозвращающих материалов. В качестве световозвращающих материалов могут быть использованы керамические осколки, крупнозернистый песок или стеклянные микрошарики диаметром до 1 мм и коэффициентом преломления не менее 1,5. Применение последних получило наибольшее распространение и повышает световой эффект разметки в 4,5-11 раз. Нередко для увеличения отражательной способности разметочной полосы на ее поверхности формируются искусственные микронеровности.

Есть также опыт выполнения линий разметки из белого известняка, который наносят на покрытие методом поверхностной обработки, втапливают в свежий асфальтобетон или укладывают в заранее подготовленные канавки. Подобный метод позволяет получить хорошо заметную в свете фар разметку с длительным сроком службы (3-4 года), однако он связан с большим объемом ручного труда.

Световозвращающие разметочные кнопки целесообразно устанавливать на многополосных дорогах для обозначения границы между встречными потоками или края проезжей части. Кнопки могут применяться как самостоятельно, так и совместно с разметочными линиями. Их выполняют из металла или износоустойчивого пластика, снабжают катафотами и крепят к проезжей части с помощью имеющегося у кнопки штыря или приклеивают с помощью эпоксидного клея к покрытию.

Для повышения эффективности вертикальной разметки применяют световозвращающую пленку, широко используемую в производстве дорожных знаков. На участках дорог без искусственного освещения белые полосы разметки 2.1-2.3 покрывают на две трети их ширины белой световозвращающей пленкой. Ее приклеивают посередине этих полос по всей их длине. На черные полосы разметки 2.4 крепят световозвращающие элементы, выполненные из пленки в виде прямоугольника (4х10 см) или круга диаметром 7 см, расположенных в верхней части столбика. Ограждающие устройства, размечаемые с помощью черных и белых полос 2.5 и 2.6, также должны иметь световозвращающие элементы, которые справа по направлению движения должны быть красного цвета, а слева - белого или желтого. Их плоскость размещают перпендикулярно к направлению движения, а расстояния между ними соответствуют расстояниям установки направляющих столбиков.

Световозвращающие элементы могут применяться и при отсутствии вертикальной разметки, например, на торцовых поверхностях высоких бордюров и элементах ограждений дорог, обращенных в сторону приближающихся транспортных средств, на стволах деревьев, расположенных в непосредственной близости от проезжей части дороги и в других опасных местах.

Машины для нанесения разметки.

Линии горизонтальной разметки (в основном продольной) наносят на покрытие дороги с помощью маркировочных машин. В других случаях разметку выполняют вручную с помощью пистолета-краскораспылителя, ручного термоукладчика или кисти (по шаблонам).

Условно маркировочные машины можно классифицировать по следующим признакам; функциональному назначению, типу ходовой части, применяемому материалу и способу нанесения линии.

Функциональное назначение машины зависит от территории, где она используется (городские улицы, автомагистрали, аэродромы). С точки зрения ходовой части машины могут подразделяться на ручные механизмы, ручные самоходные машины, самоходные машины на оригинальных или автомобильных шасси, прицепные агрегаты, навесное оборудование и т. д. Существуют машины для нанесения линий красками или термопластичными материалами, машины и оборудование для укладки пленки, установки кнопок, плит и т. п. Способ механизированного нанесения линий разметки также зависит от применяемого материала.

Краску можно наносить бескомпрессорным, пневматическим или кинетическим (безвоздушным) способом, термопластик - пневматическим, кинетическим или гравитационным.

При бескомпрессорном способе краска из бака поступает к краскораспылителю под давлением и, разрушаясь в насадке краскораспылителя, вытекает из выходного отверстия однофазной струей. Давление в краскопроводной системе создается, как правило, сжатым воздухом (из баллона) или ручным насосом.

Пневматический способ предусматривает использование компрессора, который подает воздух под давлением (0,2-0,6 МПа) в резервуар для краски, в бак для растворителя и к краскораспылителю. Кроме того, сжатый воздух может быть использован для управления исполнительными механизмами.

Краска или расплавленный термопластик поступает под давлением к краскораспылителю, в насадке которого струя материала дробится направленным воздушным потоком, и через щелевое отверстие в насадке стекает двухфазная диспергированная смесь. К краскораспылителю подходят две пневматические ветви - одна для управления его работой, другая для распыления материала.

Кинетический способ заключается в том, что материал, поступая в краскораспылитель под сравнительно высоким давлением (3--12 МПа) с помощью насоса поршневого типа, истекает в атмосферу через отверстие малого сечения. В результате резкого перепада давлений материал дробится на мелкие частицы.

При гравитационном способе термопластичный материал, разогретый до текучего состояния, вытекает на покрытие через специальное щелевое отверстие под действием собственного веса. Контур линии разметки формируется за счет высокой консистенции материала и формы выходного отверстия.

Из перечисленных способов наибольшее распространение получили пневматический и гравитационный, первый - благодаря сравнительно высокой производительности (5-6 км/ч), надежности оборудования, легкости управления, второй - благодаря простоте оборудования.

Старую разметку чаще всего удаляют методом фрезерования или выжигания струей горящего газа, имеющей высокую скорость. Применяют также химический и комбинированный методы (фрезерование с последующей химической обработкой). Недостатком этих методов, особенно фрезерования, является частичное повреждение дорожного покрытия.

Основными узлами машин для нанесения линий красками являются: компрессор, ресивер с масловлагоотделителем, система трубопроводов с пультом управления, баки для краски с лопастными мешалками, бак для растворителя, рабочий орган с форсунками-краскораспылителями, электрооборудование и электронное устройство с программным блоком для управления форсунками при автоматическом нанесении прерывистой линии.

Рабочий орган состоит из двух ограничительных дисков, катящихся по покрытию, и форсунки, расположенной между ними. Установленные с помощью фиксаторов на определенном расстоянии друг от друга диски ограничивают с двух сторон факел форсунки, формируя таким образом линию разметки. Прижимающиеся к дискам скребки обеспечивают очистку их поверхности от налипающей краски и подачу ее в краскосборник.

В транспортном положении рабочий орган поднимается и закрепляется при помощи замкового устройства. После окончания работ в форсунку и краскопроводы под давлением подается растворитель для их очистки.

Машины снабжаются дополнительным оборудованием, куда входят ручной разметчик для нанесения линий пешеходных переходов и мест стоянок, выносной пистолет-краскораспылитель и струйный насос, служащий для заправки баков краской и растворителем.

При нанесении линий размотки краской необходимы следующие операции:

- очистка дорожного покрытия от пыли, грязи, следов старой краски, масляных пятен и т.д.;

- предварительная разметка линий с помощью намелованного шнура;

- подготовка краски (перемешивание, определение вязкости, фильтрация, заправка баков);

- нанесение краски на покрытие.

Краску наносят в один слой при температуре окружающего воздуха не ниже +5С. Цифры, буквы, стрелы наносят на покрытие вручную с помощью трафаретов пистолетом-краскораспылителем, кистью или валиком в два слоя. Второй слой наносят через 2 ч после нанесения первого.

Технологическое оборудование для нанесения линий термопластиком включает в себя: один или два котла для разогрева порошкообразного термопластика до рабочего состояния; рабочий орган (маркер) для нанесения линии разметки; коллектор, служащий для подачи рас-плавленного термопластика от котлов к маркеру; гидросистему для привода рабочих механизмов; шкафы с баллонами для сжиженного газа; систему электронного программного управления работой маркера в автоматическом режиме, компрессор для подачи сжатого воздуха в устройство для очистки проезжей части от пыли и грязи.

Машины снабжены системой циркуляции жидкого теплоносителя (минеральное масло), который обеспечивает разогрев термопластика в котлах и его подогрев в коллекторе. Циркуляция осуществляется с помощью гидронасоса, разогрев теплоносителя - газовыми или дизельными горелками.

Если применяются два котла, то они используются поочередно: из одного материал поступает к рабочему органу, в другом идет подготовки материала. В период плавления термопластика и нанесения разметки в котлах работают лопастные мешалки.

Рабочий орган для нанесения линий разметки термопластиком расположен на опорном колесе с левой стороны машины за задними колесами и состоит из короба, соединенного шарнирно с коллектором, затвора с заслонкой, гидроцилиндра, управляющего работой заслонки, устройством для аварийного закрытия заслонки. Короб имеет двойные стенки, где циркулирует теплоноситель, поступающий туда по трубопроводам.

Заслонка перемещается по направляющим затвора. При ее открытии из короба истекает расплавленный термопластик на дорожное покрытие.

Наличие опорного колеса обеспечивает постоянный зазор между нижней кромкой рабочего органа и дорожным покрытием. На этом же опорном колесе установлен бесконтактный датчик пройденного пути, необходимый для нанесения прерывистой линии в автоматическом режиме. Для выполнения работ по нанесению линий различной ширины рабочий орган имеет сменные башмаки.

Перед производством работ дорожное покрытие подготавливают для разметки. Поверхность очищают от пыли и грязи. Сильно загрязненные места промывают водой под давлением до полного удаления грязи. Затем покрытие высушивается. На месте будущей разметки наносят линию с помощью намелованного шнура.

При подготовке машин сначала загружают котлы на 1/3 объема, затем включают горелки, и материал прогревается примерно 1 ч до включения мешалок. После этого в котлы добавляют термоиластик до 2/3 их объема и расплавляют его до температуры 180°С. Указанный предел загрузки котлов связан с возможностью выплескивания материала при движении машины.

Общее время подготовки термопластика к работе занимает 2,5-3 ч. Учитывая сравнительно небольшой объем котлов маркировочных машин, для снижения времени их простоя применяют дополнительные котлы. Они транспортируются на специальных прицепах или в кузовах серийно выпускаемых грузовых автомобилей и предназначены для дозаправки котлов маркировочных машин во время их работы.

При использовании в качестве световозвращающих элементов стеклянных микрошариков их добавляют в котлы с расплавленным термопластиком (до 15% от общей массы материала) или засыпают в специальный бункер машины, из которого по трубопроводу шарики попадают на горячую поверхность уложенного на дорожное покрытие термопластика.

Привод компрессора, гидронасоса, лопастных мешалок и прочего оборудования маркировочных машин осуществляется как правило от специального бензинового или дизельного двигателя, установленного на платформе машины. Если оборудование установлено на серийном автомобиле, то для этих целей может быть использован его двигатель. В этом случае используется коробка отбора мощности. Рабочая скорость обеспечивается с помощью демультипликатора.

Для выдерживания направления движения машины по предварительно размеченной линии предусмотрено визирное устройство, расположенное перед машиной. В транспортном положении рабочие органы машины поднимаются и убираются в специальную нишу платформы.

В целях повышения производительности машин до 15-20 км/ч для нанесения разметки краской используют кинетический метод, а для термопластика - подачу его под давлением, например, с помощью шнека, приводимого в движение гидромотором. В обоих случаях конструкция машин усложняется.

2. Основные сведения о дорожной разметке

Вид нанесенной разметки, т.е. местоположение, формы и размеры линий, фигур и надписей, а также цвет разметки устанавливаются ГОСТ 13508-74 «Разметка дорожная», ВСН 23-75 «Указания по разметке автомобильных дорог» и ГОСТ Р 51256-99 «Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Типы и основные параметры. Общие технические требования».

Наиболее часто применяется дорожная разметка белого или желтого цвета, но в специальных случаях она может иметь и другой цвет, для этого существуют специальные дорожные лакокрасочные материалы.

Горизонтальная разметка может быть постоянной или временной. Функциональная долговечность временной разметки ограничивается продолжительностью дорожно-строительных работ или других событий, потребовавших ее введения. (В соответствии с ГОСТ Р 51256-99 временная разметка должна быть оранжевого цвета и выполняться материалами, допускающими ее быстрое устранение).

Эффективность работы разметки определяется ее хорошей видимостью в любое время суток, в любую погоду независимо от времени года и обеспечением необходимого сцепления с колесом автомобиля, т.е. состоянием разметки в течение всего срока функционирования, который, по зарубежным стандартам, должен быть не менее одного года.

Состояние разметки, ее долговечность определяются как свойствами материала, из которого она выполнена, так и условиями эксплуатации: интенсивностью движения, шириной проезжей части, наличием искривлений и разворотов на автодороге, назначением линий разметки (т. е. положением линий или рисунков разметки), а также климатическими условиями.

В настоящее время в России нет научно обоснованного нормативного документа, устанавливающего связь между условиями эксплуатации маркировочного материала и его качеством. Эти нормы есть в австрийском стандарте ONORM B 2440 «Разметки дорожных покрытий. Требования к материалу и его нанесению», в котором нормируется деление материалов на четыре класса в зависимости от группы их применения, связанной с назначением линий разметки и интенсивностью изнашиваемости.

Для определения группы применения уровень воздействия каждого из указанных выше факторов, оказывающих влияние на износ разметки, оценивается определенным количеством баллов.

Например, воздействие cреднесуточной интенсивности движения разделяется на три уровня:

1. Менее 5000 авт/сут. -- 1 балл;

2. От 5000 до 10 000 авт/сут. -- 2 балла;

3. Более 10 000 авт/сут. -- 3 балла.

Ширина проезжей части до 6 м и ширина полосы движения до 3 м -- 3 балла;

соответственно, то же от 6 до 7,5 м и от 3 до 3,5 м -- 1 балл;

выше 7,5 и 3,5 м -- 0 баллов.

Краевые линии -- 0 баллов, разметка мест парковки -- 2 балла, разметка в секторе разворотов на пересечениях дорог -- 3 балла, на искривлениях радиусом до 70 м и осевых линиях -- 4 балла.

Линии поперечной разметки, проезд по которым осуществляется непостоянно -- 5 баллов, постоянно -- 10 баллов и т.д.

Суммируя баллы, получают 4 группы применения разметки:

· 1-я группа (наименьшая эксплуатационная нагрузка) -- 1-4 балла;

· 2-я группа -- 5-8 баллов;

· 3-я группа -- 9-12 баллов;

· 4-я группа (наибольшая эксплуатационная нагрузка) -- более 12 баллов.

Каждой группе должен соответствовать материал, обладающий оптимальными свойствами, обеспечивающими долговечность нанесенной разметки в течение определенного срока (т. е. относящийся к определенному классу). При этом устанавливается четыре класса для сроков функционирования разметки от 12 до 48 мес. Эти идеи заслуживают внимания и могут быть использованы в отечественной нормативно-технической документации.

Для набора статистических данных по изнашиваемости материалов с целью определения их класса проводятся испытания на стендовом оборудовании, моделирующем условия эксплуатации материалов на дороге. В качестве примера можно назвать кольцевой стенд СоюздорНИИ. По результатам, полученным при стендовых испытаниях, как будет показано ниже, рассчитывают долговечность разметки на автодороге. Поэтому необходимо, чтобы эти испытания были главной составной частью сертификационных испытаний всей краски для дорожной разметки на рынке России.

3. Общие понятия о маркировочных материалах

Для разметки применяют различные материалы: специальные устойчивые краски, термопластики, спрей-пластики, термопластичные ленты, холодные пластики, а в отдельных специальных случаях -- керамическую и клинкерную брусчатку, фарфоровую крошку, штучные формы из белого полимеро- или цементобетона, цветного асфальтобетона, разметочные блоки и плиты, металлические кнопки и другие материалы. Однако наибольшую долю в общем объеме применяемых для этой цели материалов составляют краски и термопластики.

Маркировочные дорожные лакокрасочные материалы различаются не только по химическому составу, но также по технологиии нанесения и продолжительности службы разметки. Но именно химический состав определяет как технологию нанесения, так и долговечность разметки. Как правило, маркировочный материал -- сложная система, содержащая от 4 до 6 и более компонентов, в числе которых -- пигмент, наполнители, полимеры, пластификаторы, специальные добавки, растворители. Каждый из компонентов играет свою важную роль, но самым главным из них, определяющим устойчивость, прочность структуры и, в конечном счете, долговечность разметки, является полимер-связующее.

Современные пластики и краски для дорожной разметки являются высоконаполненными системами. По европейскому стандарту нормативом показателя «остаток сухого вещества» является величина не менее 75 % для красок и не менее 97 % для пластиков. Причем эти нормативы устанавливаются в разделе «Экологические требования», ограничивая выброс растворителей и других легколетучих органических веществ в атмосферу и одновременно решая вопросы качества материалов.

По технологии нанесения маркировочные материалы можно разделить на два класса. Это материалы, которые используют для нанесения дорожной разметки в холодном состоянии при температуре окружающего воздуха. К ним относятся краски и эмали на органических растворителях, водно-дисперсионные краски, холодные пластики. К числу материалов, которые наносят на покрытие автодороги горячим способом (используя расплавы, нагретые до температуры 180-220 °С), относятся термопластики, спрей-пластики, а также термопластичные ленты, приклеиваемые к асфальту с помощью газовой горелки. Температура воздуха и покрытия при нанесении разметки этими материалами должна быть в интервале 5-35 °С.

Краски и эмали применяют для вертикальной и горизонтальной разметки. В зависимости от состава и эксплуатационной нагрузки они могут обеспечить срок службы горизонтальной разметки от одного сезона до одного года. Большим преимуществом красок и эмалей является удобная и безопасная технология применения.

Холодные пластики используют для нанесения разметки в местах наибольшего износа (например, на пешеходных переходах). Они обеспечивают срок службы в течение 2-х и более лет.

Для повышения сроков службы разметки на автодорогах с высокой интенсивностью движения применяют материалы, предназначенные для нанесения дорожной разметки по горячей технологии.

4. Световозвращающие материалы

С точки зрения человека, сидящего за рулем автомобиля, самое главное свойство разметки -- ее хорошая видимость и при ярком свете, и темной ночью, и под проливным дождем, и в пасмурную погоду, и при свете солнца, и при свете фар. Благодаря этому ее свойству удается сократить количество дорожно-транспортных происшествий в ночное время на 30 %.

Хорошая видимость достигается использованием в разметке дорог таких современных ЛКМ, как световозвращающие материалы. Один из таких материалов -- светоотражающие стеклянные микрошарики (СМШ).

СМШ не применяются самостоятельно в качестве разметочного материала, а только в сочетании с ним для повышения видимости разметки, особенно в ночное время, дождливую и пасмурную погоду. Светоотражающее свойство СМШ основано на способности стеклянных микрошариков, которые находятся на поверхности материала разметки, преломлять свет, идущий от фар автомобиля, и отражать его под другим углом так, чтобы он попадал в глаза водителю.

Для достижения наибольшего эффекта стеклянные микрошарики должны быть абсолютно прозрачными и (в идеальном случае) не содержать пузырьков газа.

Существует три способа нанесения СМШ:

1. Введением внутрь маркировочного материала в количестве 10-20 %;

2. Посыпанием поверх свеженанесенной разметки в количестве 200-300 г/м2;

3. Сочетанием этих двух способов одновременно.

Чтобы свет фар, преломленный шариком и отраженный от его внутренней поверхности, попал в наибольшем объеме в глаза водителю, шарик должен возвышаться над поверхностью разметки наполовину, а его поверхность должна быть свободна от маркировочного материала. В этом случае он тоже достаточно хорошо удерживается материалом разметки. Но если шарик выступает из слоя разметки более, чем наполовину, он легко будет сбит колесом автомобиля. А если шарик погружен в слой материала разметки более, чем наполовину, объем отраженного света уменьшается.

Толщина высохшего слоя краски в разметке составляет 150-300 мкм. Размер шариков должен быть соизмерим с этой величиной, поскольку для эффективного и длительного их действия шарики должны лежать хотя бы в два слоя. Исследованиями СоюздорНИИ установлено, что для краски наилучшими -- и в отношении долговечности разметки, и в отношении световозвращения -- являются СМШ размером 70-160 мкм.

Холодные пластики, термопластичные лакокрасочные материалы наносят обычно слоем 2-4 мм. Для них можно использовать шарики размером до 1 мм. В дождливую погоду, когда шарик покрыт пленкой воды, условия более благоприятны для световозвращения большими шариками. Подбирая гранулометрию используемых шариков, необходимо учитывать все эти факторы.

Погружение СМШ в материал разметки обеспечивается их большей по сравнению с материалом плотностью, необходимые светотехнические характеристики -- показателем преломления используемого стекла. Чтобы прочно удерживаться в материале разметки, СМШ должны обладать хорошим сцеплением с ним. Для этого поверхность шариков обрабатывают специальными составами для придания им гидрофобных свойств.

5. Материалы для нанесения дорожной разметки холодным способом

Краски для разметки дорог на органических растворителях (новые разработки):

До конца 1990-х гг. эмаль ЭП-5155 была практически единственной отечественной эмалью для разметки дорог. Ее серийно выпускали три лакокрасочных завода -- Загорский, Котовский и Ярославский завод ЛКМ. Острый дефицит разметочных красок в различных регионах России покрывался за счет использования красок и эмалей иного назначения. Однако большая часть используемых лакокрасочных материалов представляла собой дорогие импортные краски. И сегодня дорожники используют эмаль ЭП-5155 для нанесения временной разметки. Она обладает необходимым комплексом технологических и светотехнических характеристик, делающих ее пригодной для применения в качестве разметочного материала.

Основные недостатки эмали -- высокое (до 60%) содержание растворителей и использование в ее рецептуре полимеров, не обеспечивающих эмали необходимой светостойкости и прочности, что обуславливает ее быстрое истирание в процессе эксплуатации разметки.

Наличие большого количества растворителей -- еще один немаловажный минус, если учесть высокие требования по экологической безопасности, которые предъявляют к себе лакокрасочные материалы для дорожной разметки в последнее время.

С целью создания отечественной краски для разметки дорог, не уступающей по качеству импортным материалам, СоюздорНИИ был проведен анализ зарубежных стандартов (EN 1436, B 2440, TT-P-115F) на маркировочные материалы, изучены публикации о них, что сформулировали отношения к себе краски для разметки дорог с учетом условий эксплуатации их в России.

Были также проведены исследования различных отечественных материалов, в т. ч. ЭП-5155, НП-501, НП-520, КО-174, НЦ-132 и др., в которых в качестве связующих используются эпоксидная и нефтеполимерная смолы, нитроцеллюлоза, кремнийорганические и другие полимеры. Однако ни одна из них не удовлетворяла предъявленным требованиям.

Среди исследованных отечественных красок только в одной из них -- НП-520 -- содержание нелетучих веществ было более 70%. В остальных красках и эмалях их было не более 40%, т. е. они обладали теми же недостатками, что и эмаль ЭП-5155. Да и краска НП-520, несмотря на высокое содержание нелетучих веществ, имела низкую вязкость (20 с по ВЗ-4) и оказалась седиментационно-неустойчивой и недостаточно износостойкой. Поэтому СоюздорНИИ разработали новую отечественную краску для разметки дорог, не уступающую по качеству зарубежным краскам.

Краска водостойкая маркировочная дорожная (ВМД).

В основе концепции новой краски, которую предлагает сегодня производитель ЛКМ -- использование в качестве связующих акриловых сополимеров отечественного производства при минимальном содержании органических растворителей.

Поскольку самым важным обобщающим показателем качества материалов для разметки дорог является срок их службы, были проведены исследования влияния акриловых полимеров отечественного производства на износостойкость краски.

Существующий метод испытания износостойкости лакокрасочных покрытий по ГОСТ 20811-75 не соответствует условиям эксплуатации разметки и не коррелирует с реальными сроками ее службы. Поэтому для оценки износостойкости краски в СоюздорНИИ был изготовлен лабораторный стенд, что позволило разработать методику, моделирующую условия эксплуатации разметки на дороге.

Изнашивание краски производится обрезиненными колесами подвижной колесной пары в присутствии абразива (люберецкого песка фракции 0-0,63 мм) и воды под нагрузкой 2 кгс/см2. Краску наносят на металлические пластинки, высушивают до постоянной массы, укрепляют на стенде и испытывают в течение 1 часа. Износ на истираемой площади оценивают путем взвешивания пластинок до испытания и после него.

Введение акриловых полимеров уменьшает износ краски в 2-10 раз, при этом вязкость остается в пределах рабочих значений 40-80 с. Кроме того, краска приобретает яркий белый цвет, а ее седиментационная устойчивость значительно повышается.

Для улучшения видимости разметки в ночное время внутрь краски непосредственно перед применением можно вводить (при постоянном перемешивании) световозвращающие стеклянные микрошарики (СМШ) размером 70-160 мкм, а также наносить их на поверхность свеженанесенной разметки.

Краска ВМД наносится как до начала эксплуатации асфальтобетонного покрытия, так и после открытия по нему движения транспортных средств. Массовое производство краски ВМД началось с 1998 г.

Разработка требований к маркировочным материалам и серийный выпуск краски ВМД дали определенный толчок к созданию и запуску в производство новых российских красок для разметки дорог на органических растворителях.

В 1999-2001 гг. в СоюздорНИИ на испытания были представлены краски из разных регионов России, обладающие высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками. При небольших различиях в свойствах это материалы одного высокого качественного уровня. Массовый выпуск этих материалов ожидается в ближайшем будущем. Расширение рынка материалов будет содействовать дальнейшему росту их качества, сделает эти материалы более дешевыми и доступными.

Некоторые из новых красок, например, «Арктика», «Спектрлайн» и «Техноколор» были участниками контрольно-полевых испытаний на автомагистралях Россия, Волга и Крым, организованных Росавтодором в 2000 г. Показанное ими на испытаниях качество не уступает уровню участвовавших в конкурсе зарубежных красок из Австрии, Германии, Франции, Финляндии, Чехии.

Водно-дисперсионные краски для разметки дорог.

Важным преимуществом водно-дисперсионных красок для разметки дорог по сравнению с красками на органических растворителях является экологическая безопасность. Однако низкая эксплуатационная долговечность и длительное высыхание не удовлетворяют требованиям дорожно-эксплуатационной службы и не способствуют их широкому распространению. Улучшение этих характеристик поставило бы водно-дисперсионные краски вне конкуренции.

В последние годы появились водно-дисперсионные лакокрасочные материалы, удовлетворяющие требованиям дорожно-эксплуатационной службы для 1-й группы применения. Следует помнить: поскольку растворителем этих красок является вода, хранить их необходимо при температуре не ниже 0 °С.

Холодный пластик для разметки дорог.

Горизонтальная разметка, нанесенная красками -- даже теми, которые обладают высокой износостойкостью, -- в климатических условиях России служит не более года.

Для повышения износостойкости до 2 и более лет при холодном способе нанесения разметки используют холодный пластик. Это двухкомпонентная система, в которой вторым компонентом является отвердитель, поставляемый отдельно. Он вводится в композицию непосредственно перед нанесением разметки.

Для нанесения разметки холодным пластиком необходимо оснащать маркировочные машины специальным узлом для смешивания композиции пластика с отвердителем и тщательно следить за тем, чтобы в нем не оставалось этой смеси. Чтобы избежать этого, часто ограничиваются теми видами работ, которые производятся вручную, например, нанесением стрелок или пешеходных переходов по трафарету мастерком, валиком либо волочильным ящиком -- пластомаркером.

До последнего времени в России не было производства холодных пластиков. Но недавно было организовано производство холодного пластика для разметки дорог «Максидур» (ТУ 5772-003-45022134-97), который изготавливается на основе холодного пластика «Дегароуд» фирмы «Дегусса» (Германия) с использованием отечественных и зарубежных компонентов. Он представляет собой дисперсию пигментов и наполнителей в метакриловой смоле с использованием в качестве отвердителя дибензоилпероксида в виде 50% порошка или пасты; обладает высокой атмосферостойкостью, долговечностью, стойкостью к истиранию, адгезионной прочностью.

Основные качественные характеристики «Максидура»:

· цвет -- белый, плотность -- 1,85 г/см3;

· белизна -- не менее 85%;

· время отверждения -- не более 30 мин.;

· расход материала при толщине покрытия 2-2,5 мм -- 3,5-4 кг/м2;

· срок хранения -- не менее 1 года в упаковке изготовителя (герметично закрытых металлических ведрах до 25 кг) в сухом, защищенном от света месте при температуре не ниже 5 °С.

Условия нанесения разметки: температура окружающей среды -- 5-40 °С, относительная влажность воздуха -- до 85%.

Для повышения видимости разметки в ночное время, дождливую и пасмурную погоду используют стеклянные микрошарики в количестве 200 г/м2.

6. Материалы для нанесения дорожной разметки горячим способом

Наряду с красками для дорожной разметки широкое распространение получили термопластичные лакокрасочные материалы. Их преимущество перед красками состоит в том, что толщина наносимого слоя увеличивается до 1,5 - 4,0 см, и поэтому срок службы разметки продлевается до нескольких лет.

Правда, при этом и стоимость работ по разметке увеличивается в 3 - 4 раза. Поэтому термопластичные материалы используют только в местах с очень высокой интенсивностью изнашивания, где применение красок было бы нецелесообразным, например, на дорогах с интенсивностью движения свыше 10 000 авт/сут. в крупных городах и на федеральных автомагистралях.

Преимущество этих материалов перед холодными пластиками состоит в полностью механизированном способе нанесения. Однако при работе с ними необходимо уделять большое внимание безупречной работе термометров, контролирующих температуру в котлах разметочных машин, т. к. превышение температуры сверх допустимой приводит к термодеструкции полимера и ухудшению качества термопластика.

Недавно в России появился ряд новых отечественных предприятий, выпускающих термопластики хорошего качества. Среди них, ярославский производитель ЛКМ -- компания «ИНФРАХИМ». По таким свойствам термопластиков, как «текучесть», «растекаемость», «плотность», «время твердения», «коэффициент яркости» и даже «истираемость» существенной разницы между отечественными и зарубежными термопластиками нет. Однако по таким свойствам как «водопоглощение», «температура размягчения» и «адгезия на сдвиг» имеется существенное различие.

Водопоглощение зарубежных термопластиков составляет тысячные доли процентов, тогда как отечественных --десятые доли процентов. Температура размягчения зарубежных термопластиков свыше 90 °С, отечественных -- 80-90 °С. Адгезия на сдвиг у зарубежных термопластиков составляет 40-48 кг/см2, у отечественных -- 62-88 кг/см2.

Сочетание более высоких величин водопоглощения и адгезии с более низкой температурой размягчения, вероятно, и приводит к тому, что даже при низкой способности к истиранию (табл. 6 столбец 11) срок службы отечественных материалов меньше, чем у зарубежных термопластиков «Клиносол» (Швеция), «Нордскилт» (Норвегия) и «Синожет-Севр» (Франция), что подтвердили контрольно-полевые испытания разметочных материалов в 2000-2001 гг.

Особого внимания заслуживает зависимость между показателями «блеск» и «коэффициент сцепления». При величине блеска менее или равной 14 % коэффициент сцепления больше 0,3, т. е. соответствует нормативным требованиям. При величине блеска равной и свыше 17 % коэффициент сцепления меньше 0,3. Это необходимо учитывать при производстве термопластиков.

7. Маркировочные машины

Качество и дизайн дорожной разметки, а также правильность ее нанесения обеспечивают маркировочные (разметочные) машины.

Современные маркировочные машины, кроме основных технологических узлов, должны иметь приборы автоматического контроля температуры в емкости для разогрева термопластиков, устройства автоматического регулирования размеров наносимых линий, распыления таких светоотражающих наполнителей, как стеклянные шарики; создавать необходимое давление для нанесения высоковязких красок; иметь набор форсунок для их распыления.

Необходимы также ручные маркировщики для работы с небольшими объемами материалов и машины для работы с новыми типами материалов. Специальные машины нужны для работы с таким материалом, как двухкомпонентный холодный пластик.

В зарубежных исследовательских центрах системы разметки постоянно совершенствуются. Разрабатываются новые материалы и технологии их нанесения на дорогу c целью увеличения видимости разметки и прочности ее сцепления с колесом автомобиля в самых сложных погодных условиях. Одновременно для этих технологий разрабатываются машины. Многие зарубежные фирмы выпускают машины и материалы в комплексе.

На отечественный рынок дорожно-ремонтной продукции поступает большое количество материалов из Западной Европы, Азии, стран СНГ. Фирмы, которые их предлагают, это либо известные производители лакокрасочных материалов, либо специализированные фирмы, выпускающие различные краски для дорожной разметки, (а часто и оборудование для их нанесения), либо предприятия, которые сами ведут работы по разметке автодорог, либо имеют собственные современные исследовательские центры для совершенствования материалов и технологий разметки дорожных покрытий.

8. Влияние климатических условий на износостойкость дорожных покрытий

дорожный лакокрасочный маркировочный светоотражающий

Лакокрасочные материалы и пластики для разметки дорог испытывались на кольцевом стенде СоюздорНИИ и автодорогах в разных климатических условиях и в разные времена года. Испытания показали, что износостойкость этих материалов резко уменьшается при эксплуатации в условиях зимнего периода, причем особенно сильное понижение происходит при колебаниях от положительных температур к отрицательным и наоборот.

Износостойкость летом выше (у красок -- в 2-18 раз, у пластиков -- в 10-25 раз), чем в осенне-зимний период, хотя условия испытаний (использование влажного абразива и нагрузка) были одинаковыми. Следовательно, снижение износостойкости разметки зимой обусловлено главным образом низкими температурами, а также резкими переходами от положительных к отрицательным температурам и наоборот.

Износостойкость обуславливается рядом факторов:

1. Структурно-реологическими и деформативными свойствами разметочного материала;

2. Деформативными свойствами асфальтобетонного покрытия;

3. Взаимодействием разметочного материала с материалом покрытия автодороги (адгезией к покрытию);

4. Влиянием климатических условий, особенно воздействием переменных температур (от положительных к отрицательным и наоборот);

5. Присутствием замерзающей и оттаивающей в порах материалов воды;

6. Величиной эксплуатационной нагрузки.

Поскольку 2-й, 4-й и 6-й факторы при испытаниях были одинаковыми, полученные результаты, по-видимому, можно объяснить влиянием 1-го, 3-го и 5-го факторов.

Коэффициенты температурного расширения и сжатия (деформативные свойства) разметочных материалов, как и их износостойкость, определяются, главным образом, влиянием полимера-связующего в рецептуре материала, тогда как для асфальтобетона они зависят, в основном, от наполнителя. Поэтому деформативные свойства этих материалов всегда будут разными.

Очень прочное сцепление (высокая адгезия) между такими продуктами, как краски дорожной разметки и самим дорожным покрытием в условиях температурных колебаний из-за разницы в деформативных свойствах приводит к трещинам, нарушению сплошности и разрушению разметки.

Раньше считали, что чем выше адгезия разметочного материала к покрытию автодороги, тем долговечнее разметка. Поэтому отечественные производители стремились увеличить адгезию и достигли успехов. Однако сравнительные эксплуатационные испытания отечественных и зарубежных разметочных материалов показывают, что, например, «Клиносол» и «Синожет-Севр», адгезия которых к асфальтобетону в 2 раза меньше, более долговечны в эксплуатации, чем отечественные термопластики. Следовательно, в условиях температурных деформаций адгезия должна позволять материалам скользить относительно друг друга без нарушения их сплошности, а адгезионные связи должны сравнительно легко разрушаться и вновь образовываться на новом месте. Таким образом, решение проблемы повышения износостойкости разметки зависит от возможности создать оптимальные условия для совместной работы разметки и покрытия автодороги. Это в равной мере относится ко всем разметочным лакокрасочным материалам, котрорые предлагает практически каждый изготавливающий их производитель ЛКМ -- холодным пластикам, лентам и т.д. Однако тем самым не снимается проблема повышения качества самих материалов, улучшения их структуры с учетом того, что на огромной территории России существует несколько климатических зон и дороги с разной эксплуатационной нагрузкой.

Проведенные исследования позволили уточнить требования к показателям качества термопластиков для разметки дорог, разработанные с учетом требований ГОСТ Р 51256-99 и eвропейского стандарта EN 1436.

Размещено на Allbest.ru

...