В Российской Федерации протяжённость автомобильных дорог с твёрдым покрытием в перерасчёте на миллион человек населения в 7 раз меньше, чем в развитых странах Европы и США. Из-за крупных и частых дефектов дорожного покрытия средняя скорость автоперевозок по дорогам России в 2–3 раза ниже, чем в развитых странах. Ученые Южно-Уральского государственного университета создали новый бетоноукладчик, который принципиально меняет технологи строительства дорог и повышает качество дорожного покрытия.
Цель – качественные дороги
Доцент кафедры ?Гусеничные машины? Политехнического института ЮУрГУ Евгений Кромский уже много лет руководит Студенческим научным сообществом Автотракторного факультета. Под его руководством студенты занимаются разработкой проектов, участвуют в научных конференциях и конкурсах, где завоевывают призовые места. Одним из последних достижений является разработка и получение патента совместно со студентами Политехнического института ЮУрГУ Андреем Жаковым и Ильей Воторопиным.
?Наш автотранспорт в пересчёте на подвижную единицу перевозит самый меньший объём груза в мире. У нас чрезвычайно высок процент износа и поломок транспортных средств, что является результатом движения по дорогам со значительными дефектами дорожного покрытия. Эксперты показывают, что движение по дороге длиной 1 км с дефектами покрытия влечёт за собой износ транспорта за один год в 80 млн. рублей, причём, эти потери резко возрастают в последующие три года?, –?рассказывает Евгений Кромский.
Фото: Кромский Е.И.
Современные дорожно-строительные машины отечественного и зарубежного производства обеспечивают высокий уровень механизации, но не в полной мере отвечают возросшим показателям качества строительства автомобильных дорог. ?Эксперты отмечают, что одной из главных причин низкого качества автомобильных дорог является недостаточное уплотнение всех конструктивных слоев: земляного полотна, цементобетонного и асфальтобетонного твердых покрытий.
Новая ?воздухоудаляющая? технология
?Мы провели анализ конструкции бетоноукладчика, который сегодня используется в строительстве, и провели его испытание, –?продолжает Евгений Ильич. – Нами были выявлены как преимущества, так и некоторые недостатки конструкции. Преимущество – это реализованная возможность уплотнять ?трудно деформируемые? смеси, а недостаток – плохое заполнение исходным материалом рабочей зоны под плитой нагнетателя из-за отсутствия механизма принудительной подачи материала. Поэтому нами было принято решение создать более совершенную модель, лишенную данного недостатка?.
Существующая технология уплотнения дорожно-строительных материалов, основанная преимущественно на деформациях сжатия, является ?воздухозапрессовочной?, т.к. значительная часть воздуха остается в объеме уплотняемого материала. Поэтому учеными ЮУрГУ была предложена новая технология уплотнения, использующая преимущественно сдвиговые деформации и названная ?воздухоудаляющей? технологией.
?Эти новые технологии и новые механизмы принципиально изменяют технологии строительства дорог. Вместо комплекта машин, состоящих из 3-4 единиц теперь мы можем выполнить ту же самую работу с более высокой производительностью с более высоким качеством, при этом высвобождается более половины существующей техники?, –?отмечает Евгений Кромский.
Рис.: Конструкция бетоноукладчика
Отличные результаты испытаний и получение патента
У модернизированного учеными ЮУрГУ бетоноукладчика рабочая поверхность плиты нагнетателя разбита на несколько участков с различными уклонами, что позволяет создать зоны уплотнения с различной степенью плотности: для особо плотного материала, для средней плотности и для зоны пористого материала. Новое конструктивное исполнение нагнетателя обеспечивает принудительную подачу материала из бункера в рабочую зону нагнетателя, поэтапное увеличение плотности материала при его прессовании, а также заглаживание и затирку поверхности уплотненного материала.
?Новая модель показала отличные результаты. Материалы, которые мы испытывали – это грунты и бетон. Наш бетоноукладчик позволяет работать с различным бетоном: от жидкого до труднодеформируемого твердого, что существующая техника не может себе позволить. В отличие от нашего они работают только с теми типами бетона, которые содержат достаточное количество воды?, –?поясняет студент ЮУрГУ Андрей Жаков.
В 2018 году учеными ЮУрГУ был получен патент на бетоноукладчик. В перспективе эксплуатация этого изобретения увеличит срок службы дорожного полотна и позволит реже производить ремонтные работы. Результаты, полученные при проведении эксперимента, позволяют судить, что асфальт с помощью разработанного механизма будет уплотнен более качественно. Андрей Жаков с данной разработкой стал победителем Всероссийского инженерного конкурса Инновационных проектов по приоритетным направлениям развития науки и техники среди участников секции ?Машиностроение? и был награждён медалью и дипломами.