Influence of the properties of flexible road pavement structure on the service indices of wearing courses

Abstract

The aim of the dissertation is based on the properties of flexible road pavement structures to develop a mathematical models for predicting the performance of wearing courses used in the pavements of the main roads. The main tasks of the dissertation are as follows: to analyze the main factors influencing the service indices of asphalt concrete pavements and to determine their reasons; to investigate the quality of materials and mixtures used in pavement structural layers of the main roads; to determine the interaction between asphalt concrete pavement composition and the quality indices of mixture materials; to study regularities of the change in pavement roughness and rut depth; to determine the interaction between the quality indices of materials used in pavement structural layers; to select two rational flexible pavement structures for the main roads (for the different traffic volume). The dissertation consists of introduction, four chapters, general conclusions, the list of references and the list of author’s publications on the topic of the dissertation, addenda. Introduction describes the studied problem, topicality of the problem, the object of research, also the aim and tasks, research methodology, scientific novelty, practical value of the results and the defended propositions. Chapter 1 gives the analysis of scientific researches made by different countries in the field of the performance of asphalt concrete pavements and their structures, duration of their service life. Chapter 2 describes theoretical investigations to determine the service indices of asphalt concrete pavements and their structures, material properties of pavement structural layers, and time intervals between pavement repairs. Chapter 3 gives the research methodology, presents investigations in the service indices of asphalt concrete pavements and material properties of structural pavement layers, as well as their interaction. Also, studies the physical, mechanical and geometrical indices of materials used in pavement structural layers. Chapter 4 suggests mathematical models for predicting asphalt concrete pavement service indices in a period of 5 years. Two rational flexible pavement structures have been selected for the main roads: for the traffic volume of 10 000 veh./day and up to 30 000 veh./day. On the topic of the dissertation 6 scientific articles have been published: two – in scientific journals included into the list of Thomson Reuters Web of Knowledge, three – in the reviewed international conference proceedings included into the Thomson ISI Proceedings, one – in the proceedings of international conferences.

Disertacijos tikslas – parengti magistralinių automobilių kelių asfaltbetoninės dangos eksploatacinių rodiklių prognozės matematinius modelius, atsižvelgiant į tampriosios dangos konstrukcijos savybes ir transporto priemonių (TP) eismo intensyvumą (EI). Darbe iškelti šie svarbiausieji uždaviniai: išanalizuoti automobilių kelių asfaltbetoninės (AB) dangos eksploatacinius rodiklius lemiančius svarbiausius veiksnius ir atskleisti šių rodiklių blogėjimo priežastis; atlikti magistralinių kelių dangos konstrukcijų (KDK) sluoksniams naudojamų medžiagų kokybės rodiklių tyrimus; nustatyti AB dangos komponentinės sudėties, fizinių bei mechaninių rodiklių ir AB mišiniams naudojamų medžiagų kokybės rodiklių sietį; ištirti AB dangos lygumo ir provėžų gylio kitėjimo dėsningumus; nustatyti AB dangos, kitų (KDK) sluoksnių medžiagų kokybės rodiklių sietį; parinkti dvi racionalias magistralinių kelių tampriosios dangos konstrukcijas (skirtingam TP eismui). Disertaciją sudaro įvadas, keturi skyriai, rezultatų apibendrinimas, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai ir priedai. Įvade aptarta tiriamoji problema, darbo aktualumas, tyrimų objektas, darbo tikslas ir uždaviniai, tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė vertė ir ginamieji teiginiai. Pirmajame skyriuje išnagrinėti įvairių šalių mokslininkų atlikti automobilių kelių asfaltinės dangos bei jos konstrukcijos eksploatacinių rodiklių ir jų funkcionavimo trukmės tyrimai. Antrajame skyriuje pateikti teoriniai tyrimai AB dangos ir jos konstrukcijos funkcionavimo sąlygoms, eksploataciniams rodikliams ir KDK sluoksnių medžiagų savybėms nustatyti. Trečiajame skyriuje pateikta atliktų tyrimų metodika, AB dangos eksploatacinių rodiklių ir KDK sluoksnių medžiagų savybių bei jų sieties tyrimai. Taip pat pateikti KDK sluoksniams naudojamų medžiagų fizinių bei mechaninių ir geometrinių rodiklių tyrimai. Ketvirtajame skyriuje pasiūlyti magistralinių automobilių kelių asfaltbetoninės dangos eksploatacinių rodiklių prognozės (penkerių metų) laikotarpiui matematiniai modeliai. Parinktos dvi racionalios magistralinių kelių tampriosios dangos konstrukcijos TP eismo intensyvumui iki 10 000 aut./parą ir TP eismo intensyvumui iki 30 000 aut./parą. Disertacijos tema paskelbti šeši moksliniai straipsniai: du – mokslo žurnaluose, įtrauktuose į Thomson Reuters Web of Knowledge duomenų bazę, trys – recenzuojamuose tarptautinių konferencijų leidiniuose, įtrauktuose į Thomson ISI Proceeding duomenų bazę, vienas – tarptautinių konferencijų straipsnių rinkiniuose.