Теплопроводность гравийного слоя дорожной одежды

Одним из важных параметров, определяющих технические решения при проектировании автомобильных дорог в криолитозоне, является термическое сопротивление конструктивных слоев дорожных одежд и дорожного основания. Целью настоящих исследований являлась количественная оценка влияния степени заполнения пор в гравийной подсыпке дорожной одежды льдом или песком на значение коэффициента теплопроводности льдогравийной и песчано-гравийной смеси. Для анализа использовалась классическая формула расчета коэффициента теплопроводности (формула К. Лихтенеккера) для трехкомпонентной смеси. Рассмотрены варианты заполнения порового пространства гравийного слоя льдом и песком различной влажности. Показано, что подбором заполнителя порового пространства гравийной подсыпки можно существенно изменить термическое сопротивление конструктивного слоя дорожного основания или одежды. Это, в свою очередь, позволит регулировать температурный режим дорог, не прибегая к созданию новых конструктивных слоев. Результаты численных расчетов представлены в виде 2D- и ЗD-графиков, которые позволяют наглядно оценить влияние материала и степени заполнения им порового пространства на коэффициент теплопроводности смеси. Наличие графика позволяет оперативно оценить возможные варианты изменения коэффициента теплопроводности конструктивного слоя и принять правильное, обоснованное техническое решение при проектировании. Например, обосновать необходимость использования специального теплозащитного слоя в дорожной одежде.

А.Ф. ГАЛКИН¹, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
В.Ю. ПАНКОВ², канд. геол.-минер. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Е.О. ЖИРКОВА², магистрант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН (677010, г. Якутск, ул. Мерзлотная, 36)
² Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова (677027, г. Якутск, ул. Белинского, 58)

1. Шац М.М. Современное состояние городской инфраструктуры г. Якутска и пути повышения ее надежности // Геориск. 2011. № 2. С. 40–46.
2. Сериков С.И., Шац М.М. Морозобойное растрескивание грунтов и его роль в состоянии поверхности и инфраструктуры г. Якутска // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2018. № 1. С. 56–69. DOI: 10.15593/2409-5125/2018.01.04
3. Шестернев Д.М., Литовко А.В. Комплексные исследования по выявлению деформаций на автомобильной дороге «Амур». Материалы докладов XIV Общероссийской научно-практической конференции и выставки «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации». М., 2018. С. 309–314.
4. Железняк М.Н., Шестернев Д.М., Литовко А.В. Проблемы устойчивости автомобильных дорог в криолитозоне. Материалы докладов XIV Общерос-сийской научно-практической конференции и выставки «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации». М., 2018. С. 223–227.
5. Кондратьев В.Г., Кондратьев С.В. Как защитить федеральную автодорогу «Амур» Чита – Хабаровск от опасных инженерно-геокриологических процессов и явлений // Инженерная геология. 2013. № 5. С. 40–47.
6. Galkin А.F., Kurta I.V., Pankov V.Yu. Calculation of thermal conductivity coefficient of thermal insulation mixtures. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. VIII International Scientific Conference Transport of Siberia. Vol. 918. 2020. 22–27 May 2020. Novosibirsk, Russia. DOI: 10.1088/1757-899X/918/1/012009
7. Галкин А.Ф., Железняк М.Н., Жирков А.Ф. Повышение тепловой устойчивости дорожных одежд в криолитозоне // Строительные материалы. 2021. № 7. С. 26–31. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-793-7-26-31
8. Бессонов И.В., Жуков А.Д., Боброва Е.Ю., Говряков И.С., Горбунова Э.А. Анализ конструктивных решений в зависимости от типа изоляционных материалов в дорожных покрытиях в многолетнемерзлых грунтах // Транспортное строительство. 2022. № 1. С. 14–17.
9. Галкин А.Ф., Курта И.В., Панков В.Ю., Потапов А.В. Оценка эффективности использования слоистой конструкции тепловой защиты при строительстве дорог в криолитозоне // Энергобезопасность и энергосбережение. 2020. № 4. С. 24–28. DOI: 10.18635/2071-2219-2020-4-24-28
10. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. 264 с.
11. Соболь В.Р., Гоман П.Н., Януть В.И. Численная аппроксимация теплопроводности зеленого мха при варьировании его плотности // Материалы ХХ научно-технической конференции «Системы безопасности – 2011». М., 2011. С. 18–20. http://ipb.mos.ru/sb/2011/section-1
12. Lichtenecker K. Zur Widerstands berech ung misch kristall freier Legier ungen. «Physika lische Zeitschrift», Bd. 30, 1929, No. 22, SS. 805-810 mit.Abb.(Цит. по [10]).
13. Tavangar R., Molina J.M., Weber L. Assessing predictive schemes for thermal conductivity against diamond-reinforced silver matrix composites at intermediate phase contras. Scripta Materialia. 2007. Vol. 56. Iss. 5, pp. 357–360.
14. Дульнев Г.И. Теплопроводность влажных пористых материалов // ИТЖ. 1989. Т. 56. № 2. С. 261–291.