Справочная энциклопедия дорожника (том II) Ремонт и содержание автомобильных дорог. Под ред. А.П. Васильева

Подождите немного. Документ загружается.

Введение в состав порошкообразных полимерных материалов наполнителя

и его взаимодействие с расплавом полимера оказывает существенное

влияние на процесс формирования и свойства покрытия. Физико-

механические характеристики полимерного материала на основе ПВБ

приведены в табл. 17.10.

Таблица 17.10

Показатели свойств Значение

Прочность на растяжение при изгибе, МПа 5,6-8,2

Модуль упругости, 10

МПа 10-13,5

Прочность сцепления при отрыве, МПа 1,5-1,9

Сопротивление касательному сдвигу, МПа 1,7-2,0

Коэффициент линейного температурного расширения, 10

-6

С 19-24

Истираемость после 1000 циклов, г/см

0,075

Основной технологической операцией при устройстве покрытий на основе

поливинилбутираля является нагрев. Соблюдение оптимальных температурно-временных

условий нагрева полиминеральных композиций позволяет получить покрытие с наиболее

высокими физико-механическими свойствами.

Технология ремонта состоит из следующих операций: очистка

поверхности от разрушенного бетона, промывка и просушивание

ремонтируемого участка; приготовление и распределение сухой смеси,

состоящей из ПВБ и кварцевого песка; нагрев слоя полимерминеральной

композиции установкой инфракрасного излучения в соответствии с

рекомендуемыми параметрами; твердение ремонтного покрытия в

естественных условиях.

В связи с быстрым формированием покрытия открывать движение

транспортных средств по отремонтированному участку возможно через 2-3 ч.

На цементобетонных покрытиях в последние годы в качестве

альтернативы поверхностной обработке устраивают тонкие защитные слои

из холодных эмульсионно-минеральных смесей, а также тонкие

асфальтобетонные слои с повышенным содержанием щебня.

Для устранения усадочных трещин используют специальные цементные

суспензии [52]. Материалы «Microdur», «Интрацем», «Spinor» являются

особо тонкодисперсным цементом, предназначенным для приготовления

суспензий. После перемешивания в течение 1-3 мин с водой с помощью

высокооборотного смесителя (3000-7000 об/мин) суспензия приобретает

очень высокую пенетрационную способность.

Технология устранения усадочных трещин следующая. Тщательно

очищают поверхность бетонной плиты и увлажняют. Приготавливают

цементно-водную суспензию с водоцементным отношением 0,5-0,7 с

добавлением суперпластификатора (19 % от массы цемента). Наносят и

втирают суспензию на обрабатываемую поверхность до прекращения

впитывания в бетон. Осуществляют уход за поверхностью бетона обычными

средствами. Наибольший эффект достигается в тех случаях, когда трещина

устраняется непосредственно после её появления.

С целью повышения стойкости бетона к поверхностному шелушению в

мировой практике находит широкое применение обработка покрытий

пропиточными укрепляющими состава [16]. Применение этих составов

позволяет следующее:

придать бетону водоотталкивающие свойства, защищая при этом бетон от

воды и препятствуя фильтрации влаги;

увеличивает морозоустойчивость бетона;

препятствует проникновению в бетон солей, хлоридов, сульфатов,

фосфатов, масел, растворителей и образует твёрдое пыленепроницаемое

покрытие;

увеличивает твёрдость поверхности покрытия;

обеспечивает паропроницаемость бетона;

предотвращает процесс выщелачивания.

Нанесение состава производится на поверхность бетона, очищенную от

всевозможных загрязнений и посторонних веществ, препятствующих

проникновению раствора в бетон. Для очистки поверхности бетона могут

быть использованы пескоструйные или водоструйные установки. Обработку

поверхности бетона укрепляющими составами производят обычно в два-три

слоя. Укрепляющие пропиточные составы должны обеспечивать

водонепроницаемость бетону с одновременным сохранением его

паропроницаемости, а также требуемый коэффициент сцепления на влажном

покрытии. Свойства обработанной поверхности должны сохраняться не

менее одного года.

17.5. Ремонт гравийных и щебёночных покрытий

При ремонте гравийных и щебёночных покрытий, не обработанных

вяжущим, производят профилировку, устраняют выбоины, колеи и просадки.

Ремонтную профилировку покрытия выполняют автогрейдерами при

оптимальной влажности, соответствующей такому состоянию гравийного

или щебёночного материала, при котором он хорошо срезается,

перемешивается и уплотняется.

При устранении выбоин и просадок подлежащее ремонту место очищают

от пыли и грязи, вскирковывают и вскиркованный материал удаляют;

выбоину заполняют материалом, по составу близким к материалу верхнего

слоя покрытия на 1-2 см выше уровня покрытия.

При больших объёмах работ при уплотнении используют самоходные

катки на пневматических шинах массой 5-10 т, а при небольшом объёме -

пневматические, электрические или ручные трамбовки массой 25-30 кг. Для

лучшего уплотнения материал проливают водой из расчёта 1,5-2 л/м

на

каждый сантиметр глубины выбоины. Вместо воды целесообразно применять

30 %-ный водный раствор хлористого кальция или 30-40 %-ный водный

раствор технического лигносульфоната. Расход материалов на ремонт

выбоин и просадок, состав звена и трудозатраты представлены в табл. 17.11 и

17.12.

Таблица 17.11

Расход материалов на ремонт

Материал

Расход материалов, м

на 10 м

ремонтируемых мест, при глубине выбоин или просадок, см, до

3 6 10

Щебень 0,42 0,67 1,0

Гравий 0,41 0.66 0.99

П р и м е ч а н и я : 1. В нормах принят коэффициент уплотнения гравия - 1,24, щебня - 1,26.

2. Прогрохоченный (старый) материал нормами не учтён.

Таблица 17.12

Состав звена и затраты труда

Покрытие Состав звена

Трудовые затраты, чел.-ч на 1 м

при глубине ремонтируемых мест, см, до

3 6 10

Гравийное Дорожные рабочие

0,15

0,17 0,25

Щебёночно

4-го разряда - 1 0,15 0,24 0,33

2-го разряда - 1

1-го разряда - I

П р и м е ч а н и е . Нормами предусмотрена подноска материалов на расстояние до 10 м.

Колеи и небольшие гребни, образующиеся под воздействием движения,

разравнивают с помощью тяжёлых катков, предварительно увлажнив

покрытие. Такой способ применяют для ликвидации небольших неровностей

на достаточно прочном покрытии. В других случаях колеи устраняют путём

ямочного ремонта.

При ремонте щебёночных и гравийных покрытий, обработанных

органическими вяжущими, устраняют выбоины, повреждения и неровности

кромок, бугры и наплывы, небольшие проломы и просадки покрытия.

Ямочный ремонт производят преимущественно холодными щебёночными

(гравийными) смесями, обработанными органическими вяжущими, а также

влажными органоминеральными смесями.

В отдельных случаях применяют холодные, теплые или горячие

асфальтобетонные смеси или способ пропитки. В холодных смесях в

качестве вяжущего используют жидкие (или разжиженные) битумы, дёгти,

каменноугольные смолы, битумные эмульсии.

Влажную органоминеральную смесь (ВОМС) приготавливают путём

смешивания жидкого или разжиженного органического вяжущего (гудрона,

дегтя, каменноугольной смолы, жидкого или разжиженного битума,

битумной пасты) с увлажнённым минеральным материалом (мелким, средне-

и крупнозернистым песком, щебёночно-песчаной или гравийно-песчаной

смесью), а также минеральным порошком и активатором (известь или

цемент).

Для каждого конкретного случаи состав ВОМС подбирают в соответствии

с техническими условиями. ВОМС готовят в смесительных установках,

оборудованных лопастными мешалками принудительного перемешивания

(бетоносмесители, базы по приготовлению битумных шламов, АБЗ,

оснащённые ёмкостью и дозатором для воды). Если ВОМС приготовляют на

АБЗ, используют одну из двух технологических схем. Исходные

минеральные материалы (песок, щебень, песчано-гравийную смесь)

влажностью не менее 4 % подают в смеситель по традиционной схеме,

пропуская через сушильный барабан, где температура не должна превышать

+80°С. Если влажность минеральных материалов ниже 4 %, их можно

подавать в смеситель, минуя сушильный барабан. Для этого АБЗ оборудуют

дополнительной технологической линией подачи материалов в смеситель.

Ремонт производят: холодным способом с применением холодных

асфальтобетонных смесей, если температура воздуха не ниже +5°С. ВОМС

можно применять при положительной температуре не выше +30°С и при

отрицательной не ниже -10°С. Холодный способ целесообразен при глубине

выбоин до 3 см, а горячий - при выбоинах глубже 3 см.

При любом из указанных способов (кроме способа с ВОМС)

подготавливают ремонтируемое место, включая обрубку (раскирковку)

краёв, очистку от пыли и грязи, обработку очищенной поверхности

органическим растворителем (соляровым маслом, керосином) по норме 0,1-

0,15 л/м

с помощью краскопультов или распылителей и нанесение на неё

жидкого битума марок МГ 25/40, МГ 40/70, СГ 25/40, СГ 40/70, остаточного

битума (гудрона) вязкостью 25-70 с или дёгтя Д-2, Д-3 в количестве 0,3-0,5 л/

, нагретых до 60°С. При использовании ВОМС края и дно выбоины лишь

слегка увлажняют.

Непосредственно после подгрунтовки выбоину заполняют ремонтным

материалом, толщину слоя которого определяют с учётом уменьшения

объема при уплотнении. Толщину слоя из ВОМС принимают равной 4-5 см в

уплотнённом состоянии.

При горячем способе ремонта асфальтобетонную смесь укладывают в один

слой, когда глубина выбоин не превышает 5 см, и в два слоя, если глубина

более 5 см, и тщательно послойно уплотняют. Если применяют способ

пропитки, в подготовленную выбоину укладывают щебень размером не

более 0,8 глубины выбоины, но не мельче 15 мм, и уплотняют. Затем

разливают вязкий битум или деготь из расчёта 0,8-1,0 л/м

на каждый

сантиметр глубины выбоины. Температура вяжущего при розливе должна

быть: битума марок БНД 200/300, БНД 130/200 - 120...160°С; дёгтя Д-4, Д-5 -

110...120°С. После розлива вяжущего распределяют щебень фракции 5-15 мм

и уплотняют. Небольшие площади ремонтируемого места уплотняют

трамбовками.

Участки покрытия, поврежденного многочисленными выбоинами,

ремонтируют картами.

17.6. Усиление и уширение дорожных одежд

Усиление дорожной одежды можно осуществить без уширения и с

уширением проезжей части. Уширение чаще всего совмещают с усилением

дорожной одежды. Возможны три основных способа повышения её

прочности: строительство нового покрытия на старой дорожной одежде;

замена верхнего слоя или всех слоев покрытия с сохранением или с

усилением основания; полная замена всей дорожной одежды с учётом

перспективы роста интенсивности движения.

Первый способ по сравнению с другими требует меньших первоначальных

затрат, но применим он, когда недостаточная прочность дорожной одежды

связана с частичной потерей прочности материалов или слоев покрытия.

Перед укладкой слоев устраняют повреждения на старом покрытии

(выбоины, трещины) и при необходимости укладывают выравнивающий

слой.

На старых гравийных и щебеночных покрытиях (необработанных или

обработанных органическим вяжущим) слой целесообразно устраивать из

влажных органоминеральных смесей. На старых дорожных одеждах

облегчённого типа можно использовать чёрный щебень прочных пород в

горячем или тёплом состоянии, с пропиткой битумным шламом на основе

битумных паст. Толщину слоя и глубину пропитки назначают в зависимости

от требуемой прочности дорожной одежды, при этом минимальная толщина

5 см, максимальная - 10 см.

Для способа пропитки используют мало- или среднепористый битумный

шлам типа В (согласно техническим указаниям) с массовой долей зёрен

крупнее 2 мм в минеральном материале не более 10 %. С целью придать

битумному шламу требуемую текучесть в него добавляют пластификатор

(абиетат натрия, СДБ и др.) - 0,03-0,06 % по массе.

Чёрный щебень укладывают щебне- или асфальтоукладчиком на

предварительно очищенное старое покрытие. Уплотняют слой катками на

пневматических шинах (6-8 т) за два-три прохода по каждому следу. Сразу

после остывания чёрного щебня разливают битумный шлам (его расход 20-40

кг/м

). Для распределения шлама используют навесные распределители к

пасторастворовозу ПС-402.

Для усиления асфальтобетонных покрытий необходимо максимально

использовать старый асфальтобетон. С этой целью применяют технологию

регенерации способами термопрофилирования или удаления. Способ

удаления заключается в том, что покрытие разрыхляют на глубину,

превышающую толщину верхнего слоя не менее чем на 3 см, а разрыхлённый

асфальтобетон регенерируют на месте или используют повторно на другом

объекте.

Если усиливают дорожную одежду традиционным способом, поверх

старого покрытия укладывают один или несколько слоев асфальтобетона.

Старое покрытие очищают с помощью механических щёток и смачивают

органическим растворителем (соляровым маслом, керосином) в количестве

0,1 - 0,15 л/м

с помощью краскопульта или распылителя; затем поверхность

подгрунтовывают жидким битумом по норме 0,3-0,5 л/м

При наличии неровностей на старое покрытие прежде необходимо

уложить выравнивающий слой. Если глубина неровностей более 5 см,

применяют крупнозернистую пористую смесь или щебень, обработанный

битумом. При меньшей толщине укладывают мелкозернистую смесь

асфальтоукладчиками с последующим уплотнением катками.

Серьезная проблема при строительстве новых слоев асфальтобетона на

существующем покрытии - возникновение на новом покрытии так

называемых отражённых трещин. Сравнительно тонкие слои асфальтобетона

(до 5 см и даже более) уже через год-два воспроизводят трещины и

неровности старого покрытия, на котором они уложены. По исследованиям

проф. Н.Н. Иванова слой асфальтобетона может сопротивляться образованию

трещин от деформаций нижележащего слоя, когда толщина более 12-15 см.

Для борьбы с отражёнными трещинами устраивают промежуточные слои

или трещинопрерывающие прослойки (мембраны). Во многих странах этот

слой называют SAMI (Stress Absorbent Membrane Interlager) - промежуточный

слой, поглощающий напряжения.

По своему функциональному назначению промежуточные слои делятся на

армирующие, которые повышают сопротивление асфальтобетона разрыву в

зоне растяжения, и снижающие, перераспределяющие и поглощающие эти

напряжения. Промежуточные слои могут устраиваться из резинобитумных

смесей, битумоминеральных смесей с разными добавками,

битумоминеральных смесей, усиленных сетками из искусственных

материалов или из металла, или усиленных волокнами целлюлозы,

пропитанной битумом и других материалов. Толщина этих слоев колеблется

от 5 до 50 мм и более.

Так, например, под слой усиления из асфальтобетона толщиной 10 см и

более рекомендуется устраивать промежуточный слой из щебня фракции 8-

11, обработанного вяжущим, модифицированным с помощью

высокопрочных полимеров, с расходом вяжущего 3-3,5 кг/м

и щебня 8-15 кг/

, а под слоем усиления 4 см и меньше рекомендуется уложить

полипропиленовую сетку весом 140 кг/м

с распределением

модифицированного битума с расходом 1,3-1,6 кг/м

[8].

Широкое распространение находят различные способы усиления

промежуточного слоя путём укладки металлической сетки или сетки из

полипропилена в виде решётки из высокопрочных полимеров, применение

которого позволяет более равномерно распределять нагрузку на

нижележащие слои, воспринимать растягивающие напряжения и

локализовать развитие трещин (рис. 17.9). Применение этого материала

позволяет экономить до 25 % смеси при усилении асфальтобетонных

покрытий. Аналогичные сетки выпускаются во многих странах.

Рис. 17.9. Локализация трещин в дорожной одежде при укладке решётки из

синтетического материала:

а - общий вид материала Tensar; б - дорожная одежда без прокладки; в - то же, с

прокладкой

Имеется опыт устройства промежуточного слоя толщиной 1,5-2 см из

песчаного асфальтобетона с добавкой резиновой крошки и большим

количеством битума. Этот слой снижает и перераспределяет напряжения в

местах появления трещин, поглощает внутренние пластические деформации,

а также обеспечивает водонепроницаемость. Для приготовления такого

материала используют пески непрерывного зернового состава от 0-3 до 0-6

мм. В основном применяют дробленые пески с небольшим количеством

окатанного песка. В качестве вяжущего используют модифицированный

полимерами битум в количестве 9-12,5 %. За счёт добавления волокон

резины увеличивается трещиностойкость этого материала.

Второй способ усиления дорожной одежды состоит в замене верхнего слоя

или всех слоев покрытия с сохранением существующего основания

дорожной одежды. Его применяют, если на старом покрытии много

повреждений в виде сетки трещин и выбоин, связанных с существенной

потерей прочности материала покрытия или его слоев. Кроме того, этот

способ целесообразен в тех местах, где нельзя увеличивать толщину

покрытия (например, на мостах во избежание снижения их

грузоподъемности, в тоннелях или на участках под путепроводами, во

избежание уменьшения габаритов по высоте). Асфальтобетонные слои

снимают с помощью фрез.

Третий способ предусматривает полную замену всей дорожной одежды.

Это может потребоваться при потере прочности материалов или слоев

основания, необходимости строительства новых дополнительных слоев

основания (дренирующего, теплоизолирующего), а также при исправлении

земляного полотна. В каждом случае рекомендуется максимально

использовать материал старой дорожной одежды.

Цементобетонное покрытие чаще всего усиливают путём укладки одного

или нескольких слоев асфальтобетона. Однако чтобы избежать образования

трещин, усиление должно состоять из нескольких слоев с общей толщиной 9-

18 см. Перед укладкой асфальтобетонной смеси швы в цементобетонном

покрытии расчищают, заливают битумом и цементным раствором, посыпают

песком и для исключения сцепления слоев швы закрывают полиэтиленовой

плёнкой, бумагой, пропитанной битумом или посыпают тонким слоем песка

(0,8-1 см) на ширину 0,5-0,8 м с каждой стороны шва. Другим вариантом

усиления цементобетонных покрытий, обеспечивающим снижение

образования трещин, является укладка 4-8-сантиметрового слоя

асфальтобетона поверх предварительно проложенной полипропиленовой

плёнки или нетканых материалов.

За рубежом усиливают прочность и устраняют поверхностные дефекты,

укладывая армированный или неармированный бетон (или фибробетон)

различной толщины. Слой толщиной 7-8 см армируют металлической сеткой

с ячейками размером 1030 см. Армированные бетонные покрытия

обладают преимуществом - они могут быть небольшой толщины.

Уширение дорожной одежды. Возможны два варианта: одностороннее

(несимметричное) и двустороннее. При одностороннем уширении дорожной

одежды, как правило, устраивают выравнивающий слой и новое покрытие на

всю ширину проезжей части (рис. 17.10, а).

Рис. 17.10. Схемы уширения дорожной одежды:

0-0- старая ось дорожной одежды; 1-1 - новая ось; 1 - верхний спой нового покрытия; 2 -

выравнивающий слой; 3 - верхний слой старого покрытия и продолжения его на

уширении; 4 - нижний слой старого покрытия; 3 - основание; 6 - дополнительный слой

основания; 7 - уступы

Двустороннее уширение может быть выполнено двумя способами:

устройством полос уширения дорожной одежды на уширенном с двух сторон

земляном полотне (рис. 17.10, б), уширение проезжей части на ширину, в 2

раза меньшую ширины обочины, или на ширину краевых укреплённых полос

(т.е. с каждой стороны на 0,25-0,75 м) без уширения земляного полотна (рис.

17.10, в).

В первом случае на обочине вдоль кромки покрытия подготавливают

корыто до низа дополнительного слоя основания (дренирующего или

морозозащитного). Дну корыта придают поперечный уклон 30-170 ‰ в

сторону обочины, чтобы обеспечить водоотвод из основания. При устройстве

полос малой ширины (0,25-0,75 м) применяют траншеекопатели и

приспособления к машинам, в том числе навесные и прицепные плуги,

накладки на отвал автогрейдера или бульдозера, а также механизмы для

уширения проезжей части.

Технологический процесс устройства дорожной одежды на полосах

уширения включает обрезку кромки покрытия с помощью дисковых пил,

навешиваемых на трактор, послойную отсыпку основания с тщательным

уплотнением каждого слоя, строительство покрытия. На полосах уширения

при необходимости устраивают поверхностную обработку, захватывая на

0,2-0,3 м прикромочную полосу старого покрытия. Поверхностную

обработку целесообразно устраивать сразу на всю ширину, перекрывая

старое покрытие и полосы уширения.

Во втором случае после уширения и уплотнения земляного полотна до

нижней поверхности дополнительного слоя основания (дренирующего или

морозозащитного) отсыпают материал для уширения основания, затем

укладывают и уплотняют его и вровень с ним отсыпают и уплотняют грунт в

пределах образуемой новой обочины. После этого укладывают

выравнивающий слой (при необходимости), а поверх него новый верхний

слой покрытия на всю ширину проезжей части. Затем укрепляют обочины и

окончательно отделывают земляное полотно. Для обеспечения лучшего

сопряжения нового и старого покрытий применяют различные способы

армирования асфальтобетона на участках уширения дорожных одежд (рис.

17.11-17.14) (Аливер Ю.А. Применение геосинтетических материалов для

повышения трещиностойкости асфальтобетонных покрытий на

реконструируемых участках автомобильных дорог // (Применение

геосинтетических и геопластиковых материалов при строительстве,

реконструкции и ремонте автомобильных дорог. - М., - 2001. - 162 с. - (Тр. /

Союздорнии; Вып. 201).

На рис. 17.11 показано однослойное армирование продольного шва при

расширении существующей дороги. В этом случае армирующий рулонный

геосинтетический материал устанавливают под верхний слой асфальтобетона

или непосредственно на подготовленную поверхность цементобетонного

основания. В конструкции дорожной одежды такой материал воспринимает

растягивающие усилия, возникающие от температурных и транспортных

нагрузок, и сдерживает развитие трещин в зоне стыка. При этом длина

анкеровки должна быть не менее 0,5 м, а для жёстких материалов

(стеклосетки, полиамидные сетки) - больше.

Рис. 17.11. Однослойное армирование продольного шва:

1 - мелкозернистый асфальтобетон; 2 - то же, крупнозернистый; 3 - тощий бетон; 4 -

булыжная мостовая; 5 - щебень; 6 - песок; 7 - асфальтобетон; 8 - рулонный геосинтетик