В Москве работает высокотехнологичный комплекс при Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ). Специалисты моделируют реальные нагрузки, с которыми сталкиваются магистрали каждый день. Система испытаний дорожного полотна на этой площадке практически не имеет аналогов в мире – как по тактико‑техническим характеристикам, так и по габаритам. Как тестируют столичный асфальт, разбирался корреспондент РИА Недвижимость.
Работа под нагрузками
Сердце комплекса – кольцевые стенды с беговыми дорожками. Грузовой модуль выдерживает нагрузку на колесо до 7 тонн и разгоняет его до 80 километров в час, а легковой – до 140 километров в час при нагрузке до 600 килограммов. Диаметр каждого модуля – 30 метров: это больше, чем у любых других подобных конструкций в мире. Как отмечает заведующий кафедрой дорожно-строительных материалов и химических технологий МАДИ, профессор Юрий Васильев, ключевое преимущество именно в скорости: кинетическая энергия сильно зависит от нее, поэтому только при таких режимах можно достоверно тестировать, например, воздействие шипованных шин – абразивного инструмента, по сути, который буквально режет покрытие.
Работа универсального комплекса по испытанию дорожных покрытий и автомобильных шин на территории полигона МАДИ в Московской области.
"Раньше на стенде укладывали сразу большие участки экспериментального асфальта, но со временем подход изменился. Сейчас используют отдельные плиты из испытуемого материала – асфальтобетона, цементобетона и других составов. Такой метод эффективнее: плиты удобно менять, фиксировать их массу, подвергать циклам замораживания и оттаивания, а также параллельно испытывать на них дорожную разметку", – рассказывает Васильев.
За год на полигоне проходят проверку десятки видов покрытий. Испытания могут длиться несколько недель и идут круглосуточно, причем круглый год: и зимой, и летом. А еще в ближайшее время комплекс планируют дополнить системой автоматического разбрасывания противогололедных реагентов. Сейчас их приходится насыпать вручную.
Во время тестов специалисты фиксируют ключевые параметры: глубину колеи и уровень шума от движения транспорта. Эти показатели помогают понять, насколько комфортным и безопасным будет покрытие в реальной эксплуатации. По итогам исследований специалисты могут рекомендовать те или иные составы смесей для применения на городских дорогах.
При этом уникальный кольцевой стенд, несмотря на свои преимущества, сложно тиражировать. Поэтому ученые параллельно разрабатывают более компактные установки для испытаний, чтобы их могли использовать непосредственно у себя асфальтобетонные заводы и лаборатории подрядчиков.
Заведующий кафедрой дорожно-строительных материалов МАДИ Юрий Васильев.
"Такая установка с двумя колесами, в том числе шипованными, зажимает образец и истирает его под заданным давлением. Главное – она позволяет воспроизвести высокие скорости, от которых напрямую зависит износ, и оперативно проверять составы в ходе производства", – говорит Васильев.
Отдельная задача – проверка морозостойкости материалов. Для этого в центре построили специальную морозильную камеру объемом 16 кубических метров. В ней образцы испытывают по двум методам: базовому (замораживание при минус 20 градусах по Цельсию и оттаивание при плюс 20 градусах) и ускоренному (заморозка при минус 50 градусах).
"По стандартам образцы должны выдержать не менее 20 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Состояние плит оценивают по потере массы и прочности – именно так определяют, выдержит ли материал суровые московские зимы", – поясняет профессор.
Прочность и скорость
Еще одно уникальное звено полигона – собственный серобетонный завод. Он единственный в России, расположенный прямо на учебной площадке.
Заведующий лабораторией кафедры дорожностроительных материалов и химических технологий Никита Миронов поясняет, что серобетон – разновидность полимербетонов, которые производят по горячей технологии. Его главное преимущество перед классическим бетоном – скорость набора прочности: если обычному бетону нужно 28 суток, то серобетон готов к эксплуатации уже на следующие сутки после остывания.
На заводе выпускают смеси для научных исследований и изготавливают изделия – дорожные плиты, а также блоки разных видов. Образцы тщательно проверяют: испытывают кубы и призмы, замеряют водонепроницаемость, а готовые изделия подвергают разрушающим тестам, чтобы определить предельные нагрузки.
Сотрудник на территории полигона МАДИ в Московской области.
Помимо стационарных стендов, МАДИ развивает и мобильные решения. В распоряжении университета – передвижные дорожные лаборатории с автоматизированным дорожным сканером собственной разработки. Первые десять таких лабораторий изготовили по заказу Москвы еще в 2007 году, в 2018‑м добавили еще пять, а сейчас готовят к выпуску еще восемь. Каждую ночь эти лаборатории выезжают на улицы города и с высокой точностью оценивают состояние дорог: продольную и поперечную ровность, а также дефекты покрытия размером от 5×5 миллиметров.
"Для этого используют ультразвуковые и радиотехнические приборы – комплекс позволяет практически полностью охарактеризовать транспортно‑эксплуатационное состояние объекта. По регламенту, всю уличную сеть Москвы обследуют таким образом дважды в год", – указывает Васильев.
Автомобиль дорожной лаборатории на территории полигона МАДИ в Московской области.
Вместе с тем полигон МАДИ – это не только научный центр, но и учебная площадка: здесь студенты бакалавриата, магистратуры и аспирантуры проводят исследования, работают с современными материалами вроде серобетона и осваивают методы диагностики дорог.
"Испытательный комплекс решает сразу несколько задач: помогает городу находить долговечные дорожные решения, развивает технологии контроля качества и готовит специалистов, которые будут обеспечивать надежность московской транспортной сети в будущем", – заключает Васильев.