Цупиков С.Г. (ред.) Справочник дорожного мастера
Подождите немного. Документ загружается.
где А
2,5
, А
1,25
, А
0,63
, А
0,315
, А
0,14
- полные остатки на ситах с размерами ячеек
2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 мм.
Классификация песков по крупности приведена в главе 6, табл. 6.2.6.
Содержание в песке для дорожного бетона глинистых и пылеватых
фракций допускается не более 2 % по массе для природных песков и не более
5 % - для дробленых.
Крупный заполнитель. В качестве крупного заполнителя применяют
щебень, получаемый при дроблении горных пород, гравия или доменного
шлака, а также гравий крупностью до 40 мм для покрытий и до 70 мм для
оснований.
Физико-механические свойства горной породы для крупного заполнителя
должны соответствовать требованиям, указанным в ГОСТ Z 8267-93 .
Наибольший размер зерен щебня и гравия должен быть не более:
а) для однослойных и нижнего слоя двухслойных покрытий - 40 мм;
б) для верхнего слоя двухслойных покрытий - 20 мм;
в) для оснований капитальных усовершенствованных покрытий - 70 мм.
Чтобы обеспечить постоянство зернового состава заполнителей, щебень
или гравий дозируют по двум фракциям. При максимальной крупности
заполнителя 70 мм - на фракции - 5...40 и 40...70 мм, при максимальной
крупности 40 мм - 5...20 и 20...40 мм, при максимальной крупности 20 мм -
5...10 и 10...20 мм. Форма зерен щебня должна быть кубовидная.
Вода. Для приготовления бетона и поливки цементобетонного покрытия
применяют воду, пригодную для питья. Вода не должна содержать вредных
примесей, препятствующих нормальному схватыванию и твердению
цемента. Общее содержание растворимых солей в воде должно быть не более
5000 мг/л. Содержание ионов SО
4
должно быть не более 2700 мг/л,
водородный показатель рН должен быть менее 4.
Арматурная сталь. При недостаточной надежности земляного полотна
обычные монолитные бетонные покрытия армируют сварными сетками с
продольной арматурой диаметром 6 мм и поперечной - диаметром 4 мм.
Продольная рабочая арматура сеток выполнена из горячекатаной стали
периодического профиля марки 25 ГС или 35 ГС. Расстояние между
продольными стержнями принимают 100 мм, поперечными -250 мм. Расход
металла при армировании сварными сетками составляет 3...4 кг/м
2
.
Штыри деформационных швов изготовляют длиной 0,5 м из горячекатаной
стали класса A-I, А-II диаметром 16..18 мм для швов сжатия и 20...25 мм для
швов расширения. В продольных швах применяют гладкую арматуру класса
A-I длиной 0,75 мм и диаметром 16 мм.
Стальные каркасы для закрепления штырей и прокладок выполняют из
холоднотянутой проволоки диаметром 6 мм (класс B-I).
Основные характеристики арматурных сталей приведены в [58].
Пленкообразующие материалы. Пленкообразующие материалы
обеспечивают наиболее надежную и экономическую защиту
свежеуложенного бетона в период строительства. Их применяют при
температуре воздуха выше +5С. Нормы расхода наиболее распространенных
пленкообразующих материалов, применяемых для ухода за бетоном,
приведены в [68].
Требования к цементобетону. Требования к дорожному бетону
определяются проектом автомобильной дороги в зависимости от
конструкции дорожной одежды и климатических условий района
строительства. В соответствии с этим к дорожному бетону предъявляют
требования по прочности и морозостойкости.
Основные показатели цементобетонных смесей и бетонов, применяемых
для дорожных одежд, приведены в ГОСТ Z 26633-91 .
При проектировании состава бетонной смеси водоцементное отношение
двухслойных покрытий следует принимать не более 0,50; для нижнего слоя
двухслойных покрытий - не более 0,60; для оснований усовершенствованных
капитальных покрытий - не более 0,75.
8.6.2. Конструкции дорожных одежд с цементобетонным покрытием
Дорожная одежда с покрытием из цементобетона должна удовлетворять
требованиям нормальной эксплуатации автомобильного транспорта, иметь
необходимую прочность и долговечность. Цементобетонные покрытия при
высоте насыпи более 1,5 м, как правило, строят через год после возведения
земляного полотна. В год устройства покрытия верхнюю часть земляного
полотна необходимо выровнять, ликвидировать просадки, вновь тщательно
уплотнить. Конструкции дорожных одежд с монолитным цементобетонным
покрытием показаны на рис. 8.6.1. и 8.6.2.
Рис. 8.6.1. Поперечный разрез жесткой дорожной одежды с основаниемZ из
цементогрунта:
1 - цементобетонное покрытие; 2 - основание из цементогрунта; 3Z -Z дополнительный слой
основания; 4 - земляное полотно; 5ZZ -Z растительный грунт;Z В - ширина проезжей части; С
- обочина; С
1
- обочина, укрепленная скелетными добавками; С
2
- укрепительная полоса
Рис. 8.6.2. Поперечный разрез жесткой дорожной одежды с основанием из щебня или
гравия:
1ZZ - цементобетонное покрытие; 2 - выравнивающий слой (песок, обработанный
битумом); 3 - щебень, гравий;ZZ 4ZZ -дополнительныйZZ слойZZ основания (песок,Z гравийно-
песчаная смесь);Z 5Z - земляное полотно;Z 6 - растительный грунт
Дополнительный слой основания рекомендуется устраивать из
укрепленных материалов с целью обеспечения прохода транспортных
средств без разрушения.
При подвозе материалов по обочине расстояние от одной из бровок
земляного полотна до края основания должно быть не менее 3,3 м.
Необходимость уширения земляного полотна устанавливает проектная
организация. При ширине обочин 3,75 м и заложении откосов 1:2 и более
уширения земляного полотна не требуется. На высоких насыпях при
заложении откосов менее 1:2 допускается увеличение ширины одной из
обочин на 20 см за счет другой.
При устройстве бетонных покрытий на дорогах II категории на основании
из песка и песчано-гравийных материалов края покрытия армируют двумя
стержнями из арматуры периодического профиля диаметром 12 мм,
располагаемыми на 5 см выше основания: первый стержень в 10 см от края
покрытия, а второй в 20 см от первого. Когда покрытие армируют плоской
сеткой, то ее укладывают на 6 см ниже поверхности покрытия и не доводят
до поперечных швов на 50 см. При бетонировании покрытий в скользящей
опалубке допускается армирование только продольными стержнями с
расположением их на уровне половины толщины покрытия.
На дорогах I и II категории вдоль краев покрытия устраивают
укрепительные полосы из монолитного или сборного бетона шириной 0,75 м.
На дорогах III категории ширина укрепительной полосы - 0,5 м. В
монолитных бетонных укрепительных полосах устраивают только швы
сжатия без армирования и нарезают их как продолжение швов основного
покрытия.
Выравнивающий слой под бетонным покрытием служит для устранения
неровностей основания. Выравнивающий слой не устраивают, если
основание из каменных материалов или грунтов, укрепленных
минеральными вяжущими материалами I класса прочности. В этом случае
роль разделительной прослойки выполняет пленкообразующий материал,
используемый для ухода за основанием.
Для выравнивающего слоя используют черный песок - 3...4 см, или
необработанный песок толщиной 4...5 см. При использовании для
выравнивания песка и при песчаном основании под бетон укладывают
прослойку из битумированной бумаги.
Основание на дорогах I...III категорий устраивают преимущественно из
каменных материалов или грунтов, укрепленных минеральными вяжущими I
класса прочности. Ширина основания должна обеспечить установку рельс-
форм (8...8,5 м) или проход гусеничных безрельсовых бетоноукладочных
машин (9,6 м). Толщину основания назначают в зависимости от грунта
земляного полотна, климата и грузоподъемности построечных автомобилей.
При грузоподъемности построечных автомобилей 7...12 т минимальную
толщину основания принимают: из укрепленных минеральными или
органическими вяжущими материалов соответственно 14 и 16 см; из
неукрепленных каменных материалов 15 и 17 см. Толщина основания из
песка должна быть не менее величин, указанных в табл. 8.6.1.
Таблица 8.6.1
Толщина основания из песка
Грунт земляного
полотна
Минимальная толщина основания из крупного или среднего песка, см, для
дорожно-климатических зон
II III IV V
Песок (мелкий,
пылеватый)
15 10 10 10
Супесь 25 20 15 10
Суглинок тяжелый и
глина
30 25 20 15
Суглинок пылеватый 35 25 20 20
Для обеспечения прохода построечных автомобилей песчаное основание на толщину
10...12 см укрепляют вяжущими материалами, щебнем, шлаком, гравием или высевками.
Дополнительный слой основания выполняет функции морозозащитного
или дренирующего слоя. При устройстве дорожной одежды с
использованием комплекта высокопроизводительных машин типа ДС-100
рекомендуется морозозащитные и подстилающие слои устраивать из
укрепленных материалов с целью обеспечения прохода машин комплекта и
транспортных средств. Толщину дополнительных слоев устанавливают
расчетом.
Бетонные покрытия могут быть одно- и двухслойными. Двухслойные
покрытия применяют с целью использования в нижнем слое менее прочных и
морозостойких каменных материалов. Толщина верхнего слоя покрытия
принимается не менее 6 см. Толщину бетонного покрытия назначают с
учетом интенсивности движения и материала основания (табл. 8.6.2) [58].
Таблица 8.6.2
Толщина цементобетонного покрытия
Материал основания
Толщина покрытия, см, при расчетной суточной интенсивности
движения, авт/cyт.
более
10000
от 7000 до
10000
от 5000 до
7000
от 3000 до
5000
от 2000 до
3000
от 1000 до
2000
Каменные материалы и труты,
укрепленные минеральными вяжущими
24 22 22 20 18 18
Грунты, укрепленные органическими
вяжущими, шлак
22 20 18 18
Песок и песчано-гравийные смеси - - - 22 20 18
В связи с высоким значением модуля упругости цементобетона при
изменении температуры возникают значительные растягивающие
напряжения, для уменьшения которых покрытие или основание разрезают на
отдельные плиты с устройством поперечных и продольных температурных
швов (рис. 8.6.3).
Рис. 8.6.3. Схема расположения штырей в деформационных швах:
1 - шов сжатия при устройстве покрытия на прочном основании (щебень, грунт,
укрепленный цементом); 2 - шов расширения; 3 - продольный шов; 4 - шов сжатия на
слабом основании (песок, песчано-гравийная смесь); 5 - рабочий шов; 6 - штыри
Швы сжатия (рис. 8.6.4) разрезают плиту на глубину 5...6 см, ослабляя
бетонное сечение в этом месте примерно на 25 %. Они позволяют бетону
сжиматься при охлаждении, усадке и высыхании. Расстояние между швами
сжатия должно быть таким, чтобы возникающее в плите растяжение не
привело к образованию трещин в бетоне между швами сжатия. Расстояние
между швами сжатия принимают в зависимости от толщины покрытия и
температуры воздуха во время укладки бетона (табл. 8.6.3).
Рис. 8.6.4. Конструкции поперечных швов сжатия:
а) - в свежеуложенном бетоне; 6) - комбинированным способом; в) - в затвердевшем
бетоне, одноступенчатый;Z г)Z -Z тоZ же,Z двухступенчатый;ZZ 1ZZ -Z обмазкаZ битумом
Таблица 8.6.3
Расстояния между швами сжатия
Тип покрытия
Длина плиты, м при толщине покрытия, см
24 22...20 18
Неармированные покрытия в условиях:
умеренного климата 5,5...7 5...6 4,5...5
континентального климата 4,5...6 4...5 3,5...4
Армированное покрытие при расходе продольной арматуры, кг/
м
2
1,5 - - 9
2,0 7 8 12
3,0 11 12 17
4,0 15 17 -
П р и м е ч а н и я : 1. Меньшая длина плиты соответствует надежности около 85 %, большая - около
50 %; 2 - количество арматуры принято из условия раскрытия трещин до 0,2 мм
Штыревые соединения в швах сжатия назначают с целью исключения
образования уступов между плитами и частично для передачи нагрузки с
плиты на плиту. Расстояние между штырями назначают 100 см, когда
покрытие устраивают на жестком основании или на основании из
укрепленного грунта, и 65 см - на песчаных основаниях. В связи с
усложнением технологии при установке штырей нормативные документы
допускают в районах с континентальным климатом не применять штыревое
соединение при бетонировании покрытия комплектом машин со скользящей
опалубкой.
Швы расширения разрезают бетонную плиту по всей ширине и на всю
толщину (рис. 8.6.5). Изменение длины бетонных плит происходит при
изменениях температуры. Так, длина плит увеличивается, если температура
превышает ту, при которой строилось покрытие, и наоборот. Расстояние
между швами расширения принимают по табл. 8.6.4 в зависимости от
толщины покрытия и температуры воздуха во время укладки бетона.
Рис. 8.6.5. Конструкции поперечных швов расширения:
а) - при устройстве в свежеуложенном бетоне; б) - при устройстве в затвердевшем бетоне
(положение прокладки до нарезки шва); 1- каркас-корзинка; 2 - штырь; 3 -деревянная
прокладка; 4 - мастика 5 - обмазка битумом; 6 - гильза-колпачок из резины или
полиэтилена; 7 - утолщение стенки гильзы-колпачка для образования воздушного зазора 3
см между штырем и задней стенкой гильзы-колпачка
Таблица 8.6.4
Расстояния между швами расширения
Тип покрытия, климат
Толщина
покрытия, см
Расстояние между швами расширения, м, при температуре
воздуха во время бетонирования покрытия, С
весной и осенью летом
менее 5 от 5 до 15 от 10 до 25 более 25
Неармированные
покрытия в условиях:
умеренного климата 24...22 25...28 50...56 80...90 90...110
20 24...25 35...42 50...54 80...90
18 18...20 25...30 30...35 40...45
континентального климата 24...22 20...24 40...48 80...90 90...110
20 18...20 32...36 40...45 60...66
18 16...18 22...25 25...28 36...40
Армированные покрытия
в любом климате
24...20 28...40 76...80 Не устраивают Не устраивают
18 21...40 35...40 40...60 60...80
П р и м е ч а н и я : 1. Климат считается континентальным при колебании суточной температуры
воздуха более 12
С в течение не менее 50 дней в году. 2. При укладке бетона комплектом машин со
скользящей опалубкой, толщине покрытия 24...22 см и температуре воздуха во время бетонирования выше
10
С швы расширения не устраивают на основаниях из каменных материалов или грунтов, укрепленных
минеральными вяжущими, но перед мостами и путепроводами обязательно устраивают с каждой
стороны не менее трех швов расширения через 20...30 м.
Продольный шов. Продольный шов (рис. 8.6.6) отделяет плиты одной
полосы движения от плиты смежной полосы. Продольный шов допускает
только поворот краев плит по линии их сопряжения. Штыри в этом шве
препятствуют раздвижке плит; при шпунтовых швах необходимы бортовые
камни или небольшое число штырей.
Рис. 8.6.6. Конструкции продольных швов:
а) - продольный шов при устройстве покрытия на всю ширину; б) - продольный шов в
виде шпунта при устройстве покрытия по половине проезжей части; 1 - штырь; 2 -
эластичная полимерная прокладка
Рабочие и компенсационные швы расширения. При строительстве
покрытия без швов расширения в конце рабочей смены, а также
вынужденных перерывах в бетонировании устраивают рабочие швы, а перед
мостами, путепроводами и после них - компенсационные швы расширения. В
рабочих швах часть нагрузки с одной плиты на другую передается
посредством штырей, располагаемых через 40 см. Ширину швов, глубину
паза и глубину его заполнения назначают в зависимости от длины плит (табл.
8.6.5).
Таблица 8.6.5
Основные размеры швов
Тип шва Расстояние между
швами, м
Ширина шва,
мм
Глубина паза шва, доли
толщины покрытия
Глубина заполнения шва
мастикой, мм
Сжатия 5 и менее 3,5...8 0,25 и более 20...25
5,5...8 8...10 0,25 и более 20...25
8...12 15 0,25 и более 20...25
Расширения 12...20 20 0,25 и более 25...30
любое 30...35 На всю толщину 30...35
Продольны
й
3,5...3,75 3...5 0,25 и более 20...25
8.6.3. Определение скорости потока и сменной потребности в материалах
Для выбора рационального способа строительства цементобетонного
покрытия необходимо рассчитать скорость потока с учетом строгого
соблюдения технологической последовательности, климатических условий и
директивного срока.
Скорость потока должна быть такой, чтобы все операции одного
технологического цикла были закончены в течение рабочего дня, а
отдельные процессы (например, уплотнение) были выполнены в более
короткие сроки.
Среднюю скорость потока в смену V определяют по формуле
V = L/(T
cp
·n), ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (8.6.2)
где L - годовой участок работы, м;
T
cp
- среднее число рабочих дней в строительном сезоне, дни;
n - среднее количество смен за один день.
Потребное количество материалов на строительство цементобетонного
покрытия определяют в зависимости от конструкции покрытия и класса
цементобетона.
Потребность цементобетонной смеси Q на строительство 1 км покрытия
можно определить по формуле
Q = 1000·B·h·Kп·K
y
, ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (8.6.3)
где В - ширина покрытия, м;
h - толщина покрытия, м;
К
п
- коэффициент, учитывающий потери смеси (К
п
= 1,03);
К
у
- коэффициент уплотнения бетонной смеси.
Расчет состава бетона производят по абсолютным объемам на основе
формул для определения расходов песка, щебня (гравия) (п.6.2.4).
Потребность в герметизирующих материалах для заполнения
деформационных швов зависит от расстояния между швами, ширины и
глубины их заполнения. Расчет потребности в герметизирующих материалах
на 1 км цементобетонного покрытия производится по формулам:
q
р
= (1000/а
р
- l)Вh
р
·
р
·
· K
р
, ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (8.6.4)
q
c
= (1000/a
c
- l)Bh
с
·
с
·
·K
c
, ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (8.6.5)
q
п
= 1000·h
п
·
п
·
·K
п
, ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (8.6.6)
где q
р
, q
c
, q
n
- потребность в герметизирующих материалах для заполнения
швов расширения, сжатия и продольного шва;
а
р
, а
с
- расстояние между швами расширения и сжатия, м;
В - ширина цементобетонного покрытия, м;
h
р
, h
c
, h
n
- глубина заполнения шва расширения, сжатия и продольного, м;
р
,
с
,
п
- ширина шва расширения, сжатия и продольного, м;
- плотность герметизирующих материалов, кг/м
3
;
К
п
- коэффициент, учитывающий потери (К
п
= 1,02).
Для заполнения деформационных швов применяют герметизирующие
материалы, приведенные в табл. 8.6.6 и аналогичные им по свойствам.
Таблица 8.6.6
Герметизирующие материалы
Материалы Температура размягчения, плюс
С
Температура хрупкости, минус
С
Резино-битумные вяжущие:
РБВ-25 160 25
РБВ-35 150 35
РБВ-50 150 50
Битумно-бутилкаучуковые мастики:
МББГ-70 70 30
МББГ-80 80 30
Полимерные герметики холодного
отверждения:
Гидром - 55
УТ-38Г - 55