РАЗМЕТКА ДОРОГ: СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬРазметка проезжей части автомобильных дорог как средство организации, упорядочения движения транспортных потоков, позволяющее без больших финансовых затрат увеличить скорость движения автомобилей и пропускаю способность дороги, а также более чем на 20% уменьшить количество дорожно-транспортных происшествий (ДТП), стала необходимой и привычной частью дизайна автомобильных дорог. Эффективность работы разметки определяется ее хорошей видимостью в любое время суток, в любую погоду, независимо от времени года, а также 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. Долговечность разметки определяется 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. Для нанесения разметки применяют различные материалы: специальные устойчивые краски, термопластики, спрейпластики, термопластичные ленты, холодные пластики (двухкомпонентные, с использованием в качестве второго компонента отвердителя, поставляемого отдельно). В отдельных специальных случаях применяют также 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 отношении объема применения составляют краски и термопластики. Маркировочные материалы различаются не только по химическому составу, но также по технологии нанесения и продолжительности службы разметки, но именно химический состав определяет как технологию нанесения, так и долговечность разметки. Как правило, маркировочный материал - сложная система, содержащая 4-6 и более компонентов, в числе которых пигмент, наполнители, полимеры, пластификаторы, специальные добавки, растворители. Каждый из компонентов играет свою важную роль, однако, наиболее важным, определяющим устойчивость, прочность структуры, и в конечном счете долговечность разметки является полимерсвязующее. Современные маркировочные материалы являются высоконаполненными системами. По Европейскому стандарту нормативом показателя «остаток сухого вещества» является величина не менее 75 % - для красок, не менее 97 % для пластиков, причем эти нормативы устанавливаются в разделе «Экологические требования», ограничивая выброс растворителей и других легко летучих органических веществ в атмосферу и одновременно решая вопросы качества материалов. По технологии нанесения маркировочные материалы делятся на те, которые используют для нанесения разметки в холодном состоянии при температуре окружающего воздуха - к ним относятся краски и эмали на органических растворителях, воднодисперсионные краски, холодные пластики; и на те, которые наносят на покрытие автодороги горячим способом, используя материалы, разогретые до температуры 180-220°С - к ним относятся термопластики, спрейпластики, а также термопластичные ленты, приклеиваемые к асфальту горячим способом. 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, пешеходные переходы), они обеспечивают срок службы 2 года и более. Для повышения сроков службы разметки до 2-х лет и более на автодорогах с высокой интенсивностью движения применяют материалы для нанесения разметки по горячей технологии. Традиционно используемая дорожниками для нанесения разметки эмаль ЭП-5155 обладает необходимым комплексом технологических и светотехнических характеристик. Однако, основной недостаток эмали - высокое, до 60%, содержание растворителей, что обусловливает ее быстрое истирание в процессе эксплуатации разметки. В 1995-97 годах в СоюздорНИИ были выполнены исследования существующих отечественных лакокрасочных материалов и анализ зарубежных стандартов EN 1436, ОМОЕМ В 2440, ТТ-Р-115Р на маркировочные материалы, который с учетом условий эксплуатации разметки в России позволил сформулировать требования к показателям качества красок для разметки дорог, представленные в таблице 1. Таблица 1 Требования к показателям качества красок для разметки дорог
СоюздорНИИ совместно с АООТ «Лакокраска» (г. Нижний Новгород) разработал новую отечественную краску для разметки дорог, не уступающую по качеству зарубежным аналогам. Основной концепцией при создании отечественной краски было 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. Лабораторные исследование показали, что введение акриловых полимеров уменьшает износ краски в 2-10 раз, при этом вязкость остается в пределах рабочих значений 40-80 с. Краска приобретает также яркий белый цвет, а ее седиментационная устойчивость - значительно повышается. Образец из опытной партии краски, изготовленной в заводских условиях на АООТ «Лакокраска» (г. Нижний Новгород) в июне 1996 г. и названной «Краска водостойкая маркировочная дорожная (ВМД)», ТУ 2312.017-0393797-97, хранился в лаборатории в течение 28 месяцев практически без расслоения и изменения качества. Его использовали как эталон при испытаниях на износостойкость. В сентябре того же года краской ВМД была нанесена разметка на автомобильных дорогах Нижний Новгород - Саранск и Нижний Новгород - Москва. Краску ВМД испытывали в сравнении с польской краской «Нобипас». Через 7 месяцев эксплуатации (с сентября 1996г. по апрель 1997г.) на автодороге 1-ой категории Нижний Новгород - Москва сохранность разметки краской ВМД составляла 70-80 %, тогда как краской «Нобипас» - 30 %. Для улучшения видимости разметки внутрь краски непосредственно перед применением при постоянном перемешивании можно вводить световозвращающие стеклянное микрошарики (СМШ) размером 70-160 мкм и наносить их на поверхность свеженанесенной разметки, что также повышает ее износостойкость. Полученный состав краски для разметки дорог защищен патентом № 2109786 Российской Федерации. Технические характеристики краски ВМД полностью соответствуют современным требованиям. Седиментационно устойчивая структура краски с плотностью более 1,7 г/см3, количеством нелетучих веществ более 80 %, малым содержанием экологически малоопасных растворителей образует при нанесении разметки ровную, без разбрызгивания и растекания плотную пленку, весьма устойчивую в эксплуатации. Краску ВМД можно хранить при температуре от -40 до +50 °С; пленка краски выдерживает 25 суток замораживания и оттаивания без снижения износостойкости, что дает возможность использовать ее в любых дорожно-климатических зонах России, причем наносить ее можно как до начала эксплуатации асфальтобетонного покрытия, так и после открытия по нему движения транспортных средств. Для оценки уровня качества краску ВМД испытывали вместе о другими отечественными и зарубежными красками для разметки дорог при проведении конкурса ГУП «Доринвест» на Волгоградском проспекте в Москве в 1997-1998г. Одновременно те же краски были нанесены на покрытие кольцевого стенда Союздорнии при температуре 7-8 °С. Нанесение разметки и наблюдения за ее испытанием проводили в присутствии представителей фирм, участвующих в конкурсе. Результаты испытаний показали, что краска ВМД обладает самым высоким уровнем износостойкости (10 проходов на 1 мкм). Рабочая вязкость краски ВМД 72 секунды позволяет использовать ее (в том числе с добавлением СМШ) без дополнительных приспособлений на любых отечественных и зарубежных маркировочных машинах. Время высыхания 10 минут при толщине жидкого слоя 300-400 мкм позволяет наносить краску на проезжую часть дороги, не перекрывая движения автомобильного транспорта. По совокупности технологических характеристик и износостойкости краска ВМД получила на конкурсе высший балл. Массовое производство краски ВМД началось с 1998 г. Новое поколение отечественных красок для разметки дорог Разработка требований к маркировочным краскам и серийный выпуск краски ВМД дали импульс для разработки и выпуска новых российских красок для разметки дорог на органических растворителях и развития их производства. В течение 1999-2001 годов в СоюздорНИИ на испытания были представлены краски из разных регионов России, обладающие высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками. В таблице 2 представлены названия фирм, выпускающих эти краски, марки, номер технических условий и основные технологические параметры. Из таблицы видно, что, при небольших различиях в свойствах, это - материалы одного высокого качественного уровня. Массовый выпуск этих материалов ожидается в ближайшем будущем. Технологические свойства российских красок для разметки дорог
Некоторые из новых красок - Арктика, Спектрлайн и Техноколор были участниками контрольно-полевых испытаний на автомагистралях Россия, Волга и Крым, организованных Росавтодором в 2000 году. Уровень качества, показанный этими красками, не уступает уровню участвовавших в конкурсе зарубежных красок из Австрии, Германии, Франции, Финляндии, Чехии. Термопластики для разметки дорог Наряду с красками широкое распространение для разметки дорог получили термопластики. Их применяют там, где использование красок нецелесообразно, т.е. на дорогах с интенсивностью движения выше 10000 автомобилей в сутки в крупных городах и на федеральных автомагистралях. Способ их нанесения полностью механизирован - в этом состоит их преимущество перед холодными пластиками. Толщина наносимого слоя термопластиками 3,0-4,0 мм, поэтому срок службы разметки удлиняется до нескольких лет. В настоящее время на рынке России существует ряд отечественных фирм, выпускающих термопластики: «Технопласт» (термопластик с тем же названием, а также Тестуры М-1 и М-2), «Русские дорожные материалы» (термопластики ТПК и ТПК-Н), «Меготекс» (термопластики Мегопласт). Сравнительные испытания этих термопластиков с применяемыми в России зарубежными термопластиками представлены в таблице 3. Как видно из этой таблицы, по таким свойствам термопластиков как «текучесть», «растекаемость», «плотность», «время твердения», «коэффициент яркости» и даже «истираемость» существенной разницы между отечественными и зарубежными термопластиками не наблюдается. Однако по таким свойствам как «водопоглощение», «температура размягчения» и «адгезия на сдвиг» имеется существенное различие. Таблица 3 Сравнительные испытания термопластиков для разметки дорог
Водопоглощение для зарубежных термопластиков составляет тысячные доли процентов, тогда как отечественных - десятые доли. Температура размягчения зарубежных термопластиков более 90°С, отечественных - 80-90°С. Адгезия на сдвиг для зарубежных термопластиков составляет 40-48 кг/см, для отечественных - 62-88 кг/см. Сочетание более высоких величин водопоглощения и адгезии с более низкой температурой размягчения, вероятно, и приводит к тому, что даже при низкой способности к истиранию срок службы отечественных термопластиков в условиях эксплуатации меньше, чем зарубежных Клиносол (Швеция), Нордскилт (Норвегия) и Синожет-Севр (Франция), как показали контрольно-полевые испытания в 2000-2001 г. Особого внимания заслуживает зависимость между показателями «блеск» и «коэффициент сцепления». Как видно, при величине блеска менее и равной 14% коэффициент сцепления более 0,3, т.е. соответствует нормативным требованиям. При величине блеска равной и более 17% коэффициент сцепления менее 0,3. Испытания красок и термопластиков в условиях эксплуатации и на кольцевом стенде СоюздорНИИ в разных климатических условиях разных времен года показали, что износостойкость материалов для разметки дорог резко уменьшается при эксплуатации в условиях зимы, и особенно сильное понижение происходит в условиях переходов от положительных температур к отрицательным и наоборот. Ниже представлены результаты сравнения износостойкости красок и термопластиков для разметки дорог при стендовых испытаниях в летний и осенне-зимний периоды. Таблица 4 Влияние климатических условий на износостойкость для дорожной разметки
Таблица 5 Влияние климатических условий на износостойкость пластиков для разметки дорог
Таким образом износостойкость летом у красок в 2-18 раз, а у термопластиков - в 10-25 раз выше, чем в осенне-зимний период, при одинаковых условиях испытаний. Следовательно, снижение износостойкости разметки зимой обусловлено, главным образом, низкими температурами и резкими переходами температур от положительных к отрицательным и наоборот. Износостойкость разметочных материалов обусловлена 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, 4 и 6 факторы при испытаниях были одинаковыми, полученные результаты объясняются, по-видимому, влиянием 1,3 и 5 из перечисленных выше 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 материалом разметки и дорожным покрытием в условиях температурных колебаний из-за разницы в деформативных свойствах приводит к трещинам, нарушению сплошности и разрушению разметки. Ранее считали, что чем выше адгезия разметочного материала к покрытию автодороги, тем долговечнее разметка. Поэтому отечественные производители стремились увеличить адгезию и достигли успеха. Однако сравнительные эксплуатационные испытания отечественных и зарубежных разметочных материалов показывают, что зарубежные материалы Клиносол и Синожет-Севр, адгезия которых к асфальтобетону в два раза меньше, более долговечны в эксплуатации, чем отечественные термопластики. Следовательно, адгезия должна в условиях температурных деформаций позволять материалам скользить друг относительно друга без нарушения их сплошности. Адгезионные связи должны относительно легко разрушаться и вновь образовываться на новом месте. Таким образом, решение проблемы повышения износостойкости разметки зависит от решения вопросов создания наилучших условий для совместной работы разметки и покрытия автодороги. Это в равной мере относится также и к другим разметочным материалам - холодным пластикам, лентам и т.д. Это не снимает, также проблемы повышения качества самих материалов, улучшения их структуры, поскольку на огромной территории России существует несколько климатических зон. Кроме того, автодороги имеют разную эксплуатационную нагрузку, т.е. сказывается одновременное влияние 4, 5 и 6-го факторов. Степень воздействия последнего зависит от прочности структуры материала. Поэтому актуальность проведения исследований и создания банка данных по износостойкости различных разметочных материалов на разных типах дорожных покрытий, в зависимости от климатических условий и эксплуатационной нагрузки, а также разработки нормативно-технической документации, регламентирующей использование различных материалов в зависимости от условий эксплуатации очевидны. Проведенные исследования позволили уточнить требования к показателям качества термопластиков для разметки дорог, разработанные с учетом требований ГОСТ Р 51256-99 и Европейского стандарта EN 1436. Таблица 6
Холодный пластик для разметки дорог Горизонтальная разметка, нанесенная красками, даже теми, которые обладают высокой износостойкостью, в климатических условиях России служит, в основном, не более года. Для повышения износостойкости до 2-х лет и более используют холодный пластик, который наносится холодным способом. Холодный пластик - это двухкомпонентная система, вторым компонентом которого является отвердитель. Он вводится в композицию непосредственно перед нанесением разметки. Для нанесения разметки этим способом необходимо оснащать маркировочные машины специальным узлом для смешения 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, нанесение стрелок или пешеходных переходов по трафарету мастерком, валиком, либо волочильным ящиком - пластомаркером. До последнего времени в России холодные пластики не производились. Однако в настоящее время ООО «Эльф-2000» разработало способ нанесения разметки на основе холодного пластика «Дегароуд» фирмы «Дегусса» (Германия) с использованием отечественных и зарубежных компонентов и организовало производство холодного пластика для разметки дорог «Максидур» (ТУ 5772-003-45022134-97). Он представляет собой дисперсию пигментов и наполнителей в метакриловой смоле с использованием в качестве отвердителя дибензоилпероксида в виде 50% порошка или пасты. Он обладает высокой атмосферостойкостью, долговечностью, стойкостью к истиранию, адгезионной прочностью. Его основные качественные характеристики: цвет - белый, плотность - 1,85 г/см3, белизна - не менее 85%, время отверждения - не более 30 минут, расход материала при толщине 2-2,5 мм - 3,5-4 кг/м2, срок хранения - не менее 1 года в упаковке изготовителя (герметично закрытые металлические ведра до 25 кг), в сухом, защищенном от света месте при температуре не ниже 5°С. Условия нанесения разметки: температура воздуха - 5-40°С, влажность до 85%. Для повышения видимости разметки в ночное время, дождливую и пасмурную погоду используют стеклянные микрошарики в количестве 200 г/м2. Маркировочные материалы специального назначения Штучные формы из полимербетона для разметки пунктирных линий разработаны и изготавливаются в Центральном научно-конструкторском бюро (г. Москва). Материал представляет собой блоки толщиной от 4 до 40 мм, на лицевой поверхности которых нанесен специальный световозвращающий состав со стеклошариками. Коэффициент плотности свечения при световозвращении составляет 230 мкд/лк.м2, коэффициент яркости - 60-75%. Материал обладает высокой морозостойкостью, химически нейтрален, не пропускает влагу. Установка в покрытие осуществляется при помощи «врезки» в слой покрытия, либо наклейки на покрытие специальной мастикой. Гарантийный срок эксплуатации - 25 лет. Заключение В статье представлены все имеющиеся на сегодняшний день маркировочные материалы российского производства. Ассортимент их пока еще невелик и не может полностью удовлетворить потребности дорожно-эксплуатационной службы России. Уровень качества соответствует международным стандартам пока только для отдельных красок, однако есть все основания надеяться, что в ближайшем будущем и отечественные производители пластиков также достигнут необходимого уровня. Нелли Костова, Заведующая лабораторией, канд. хим. наук Владислав Юмашев, Генеральный директор ФГУП «СОЮЗДОРНИИ», академик PAT, профессор (Журнал «Дорожная техника и технологии» № 5, 2001) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||