Файл: Министерство образования и науки российской федерации федеральное агенство по образованию государственное образовательное учреждение.doc

Природные каменные материалы, используемые в дорожном строительстве, относятся к исчерпаемым, не возобновляемым естественным ресурсам. Реализация вторичных материальных и энергетических ресурсов необходима, за счет этого стабилизируется и улучшается общая экологическая установка. Наиболее распространенным способом утилизации всех видов шлаков является их переработка в щебень и использование для устройства дорожных оснований в замен природного щебня. В конструкциях дорожных одежд опробованы многие виды шлаков и их смеси: доменные и сталеплавительные шлаки, золошлаковые смеси ТЭЦ и т.д. Наличие примеси металлов в сталеплавительных шлаках затрудняет их применение. Их подвергают механической обработке: грубому дроблению, магнитной сепарации, а затем переработке в щебень.

Н
аиболее перспективным направлением является использование золошлаковых смесей ТЭЦ с активацией их известью, цементом. Устройство таких оснований основано на технологии «тощего бетона»: приготовление смеси на заводе, укладки и уплотнение при оптимальной влажности. Формирование их происходит по принципу «контактного твердения», за счет способности дисперсных силикатных и алюмосиликатных веществ, находящихся в аморфном состоянии, образовывать прочный водостойкий камень в момент сближения частиц при уплотнении. Натурные наблюдения и испытания показали высокие технологические и эксплутационные качества дорожных одежд с применением шлаковых смесей.

Рис. 3.16. Общий вид дороги

3.5 Устройство дорожных покрытий

Асфальтобетонные покрытия

Асфальтобетон получают в результате уплотнения оптимальной смеси из битума, крупного и мелкого заполнителей. Смесь битума и тонкомолотого минерального порошка (из известняка, доломита, асбеста, шлака и др.) называют асфальтобетонным вяжущим, прочность которого обусловлена соотношением Б/Н (битум/наполнитель) и пористостью после уплотнения и отвердения (табл. 3.1). Асфальтобетон относится к усовершенствованному типу покрытий. Требования к асфальтобетонному покрытию: прочность, ровность, шероховатость, нормативный срок службы. На формирование структуры и свойств, на эксплуатационные показатели влияет технологический процесс на асфальтобетонном заводе (АБЗ) и на месте укладки. Дорожные одежды с асфальтобетонным покрытием состоят из нескольких слоев. Работоспособность одежды будет обеспечена, если все её слои прочно связаны между собой и сопротивляются внешним воздействиям как единое целое. В случае плохого сцепления после воздействия нагрузки нижний слой не восстанавливает своего положения вслед за более упругим верхним. Максимальные напряжения сдвига, как правило совпадают с плоскостью раздела слоев. На покрытии разовьются деформации в виде наплывов и трещин. Поэтому применяют подгрунтовку из жидких битумов или битумных эмульсий. Важно соблюдать температурный режим приготовления и укладки покрытия. В противном случае разрушение может произойти в первые же годы эксплуатации.

---

По условиям укладки, как было указано ранее, асфальтобетон бывает горячий и холодный. Горячий асфальтобетон приготавливается на твердых и полутвердых битумах при температуре 150…180 ^оC, а укладывается при температуре 130…150 ^оC. Холодный асфальтобетон приготавливается на жидких битумах при температуре 80.. 90 ^оC, а укладывается без подогрева. Существуют также теплые смеси. Технические требования к горячему асфальтобетону представлены в табл. 3.1

Таблица 3.1

Наименование показателя	Значение для марки
	I	II
Предел прочности при сжатии при температуре 50оС, МПа не менее Водостойкость, не мене Водостойкость при длительном водонасыщении, не менее Водонасыщение, % по объему, для: пористых асфальтобетонов высокопористых асфальтобетонов	0,7 0,7 0,6 св.5,0 до10,0 “10,0” 18,0	0,5 0,6 0,5 св.5,0 до10,0 “10,0” 18,0
Примечания Для крупнозернистых асфальтобетонов предел прочности при сжатии при температуре 50оС и показатели водостойкости не нормируются. Значения водонасыщения пористых и высокопористых асфальтобетонов приведены как для образцов, отформованных из смеси, так и для вырубок и кернов готового покрытия.

Производство работ по устройству асфальтобетона идет в следующей последовательности.

1. Ограждение асфальтируемого участка щитами на расстоянии 2 м от начала работ при асфальтировании проезжей части на полную ширину; на 5-10 м – при работе на одной полосе. Перед щитами на расстоянии 15 м устанавливают дорожные знаки «Ремонтные работы», «Въезд запрещен», «Движение только направо (налево)». С наступлением темноты обязательно освещение сигнальными лампами.

2. Подготовка основания: очистка от грязи и пыли, сушка разогревателями с горелками инфракрасного излучения или с помощью горячего песка. Для лучшего сцепления основание обрабатывают жидким битумом или эмульсией, производят обмазку бортовых камней, люков, решеток (нижних частей, соприкасающихся с кромкой проезжей части). При реконструкции укладывают выравнивающий слой из черного щебня.

3. Устройство двухслойного асфальтобетонного покрытия включает доставку асфальтобетона с АБЗ, укладку, уплотнение нижнего слоя, укладку и уплотнение верхнего слоя. Температура смеси

---

t > 120 ^оC – для горячего асфальтобетона;

t > 80 ^оC – для теплого асфальтобетона;

t > 10 ^оC – для холодного асфальтобетона.

Механизированное звено для устройства асфальтобетона состоит из 1 – 2 асфальтоукладчиков, комплекта катков (легких, массой до 6000 кг и тяжелых массой до 15000 кг), виброкатков.

Смесь выгружают в бункер асфальтоукладчика. Из бункера смесь с помощью питателей подается к шнеку, который разравнивает смесь слоем требуемой толщины. С помощью трамбовочного бруса и выглаживающей плиты производят предварительное уплотнение. Толщина слоя от 3 до 15 см при ширине полосы 3,03 м. Ширину можно увеличивать специальными удлинителями рабочих органов укладчика (до 3,3 – 3,6м). Для уменьшения ширины служат закладные башмаки. Ширина полосы должна быть такой, чтобы ширина проезжей части была кратной числу проходов асфальтоукладчика. Укладываемая полоса должна быть на 15% больше требуемой толщины с учетом коэффициента уплотнения. При работе двух асфальтоукладчиков они идут по смежным полосам друг за другом на расстоянии 15 м. Выглаживаемая плита двух асфальтоукладчиков должна перекрывать на 5-6 см край ранее уложенной полосы. Продольные швы остывшего асфальтобетона разогреваются. У бортового камня на расстоянии 10 см смесь укладывается вручную. Длину асфальтобетонной полосы в зависимости от температуры воздуха и защищенности от ветра принимают:

при t = 5-10 ^оC 30-40 м (при 2 укладчиках – до 70 м)

при t = 20-25 ^оС 80-100 м (2 укладчика – до 150 м)

Верхний слой рекомендуется укладывать сразу после нижнего, до открытия движения. В противном случае снова производят очистку и подгрунтовку и т.д.

Уплотнение – обязательное условие качества. Используют моторные катки статического, вибрационного действия, на пневмоходу. Число проходов устанавливают пробной укаткой: сначала идут легкие катки, делая 5-7 проходов по одному следу, затем тяжелые – 20-25 проходов. Уплотнение производят от краев к середине и обратно с перекрытием следа на 20-30 см. Скорость движения катка - 1-3 м/cек. Во избежание прилипания обязательно смазывают вальцы. Эффективны виброкатки, так как сокращается количество проходов:

– нижний слой: 2-3 прохода виброкатка с выключенным вибратором и 3-4 – с включенным;

– верхний слой: 2-3 прохода с выключенным вибратором и 4-6 – с включенным. Затем 2-3 прохода тяжелого катка. Признаком окончания уплотнения служит отсутствие следа от прохода тяжелого катка.

---

Рис.3.17. Устройство асфальтобетонного покрытия.

Контроль ровности покрытия проверяется трехметровой рейкой, а плотность - контрольными вырубками из покрытия. Определяется коэффициент уплотнения:

, где (3.5)

– плотность образца из покрытия; - эталонная плотность;

≥ 0,98 – для крупнозернистого асфальтобетона;

≥ 0,99 – для мелкозернистого асфальтобетона.
Горячий асфальтобетон формируется сразу после уплотнения и охлождения, а холодный – при движении автотранспорта с ограничением скорости до 40 км/ч и регулированием движения по ширине проезжей части. Для повышения трещиностойкости асфальтобетона в последнее время стали использовать армирование. Для этого была разработана специальная геосетка с высокой прочностью на растяжение и неразъемными высокопрочными соединениями (рис. 3.18, 3.19), которые гарантируют механическое заклинивание с битумными слоями и обеспечивает качественное армирование дорожных покрытий. Геосетка, расположенная в основании асфальтобетонных слоев, будет предотвращать распространению трещин, что существенно увеличивает срок службы верхнего слоя дорожных покрытий.




Рис. 3.18 Конструкция дорожной одежды с армированием слоя асфальтобетона.




Рис. 3.19 Армирование асфальтобетона геосеткой.

Асфальтобетон с шероховатой поверхностью

Асфальтобетонное покрытие может стать источником повышенной опасности при движении на кривых, на тормозных участках, на крутых спусках. Более 30% причин ДТП – дорожные условия, особенно повышенное скольжение. Одно из основных мероприятий, повышающих безопасность движения – создание шероховатых поверхностей. Асфальтобетон с повышенным коэффициентом сцепления устраивают на скоростных дорогах, магистральных улицах, перекрестках, на больших уклонах.

---

Применяют различные способы создания шероховатых поверхностей, например, использование мелкозернистой смеси с высоким содержанием фракции щебня крупностью до 10 мм (65% по массе) или песчаной смеси фракцией до 5 мм (55 % по массе), получается покрытие типа наждачной бумаги. Другой способ – втапливание в недоуплотненный слой асфальтобетона черного щебня диаметром до 20 мм. При создании шероховатых поверхностей используют трудношлифуемый щебень, дробленый песок, минеральный порошок – в минимальном количестве (М/Б – 0,8…1,2). Марка битума 60/90. Уплотнение производят вибрационными катками.

При создании шероховатой поверхности на новых и существующих покрытиях их очищают, разогревают, наносят смесь следующего состава: 95% щебня + 3% битума + 2% минерального порошка. Затем втапливают черный щебень. Проверяют коэффициент сцепления и сравнивают с минимально допустимым К min= 0,4.

Цементобетонное покрытия

Цементобетон относится к покрытиям капитального типа, срок его службы составляет до 50 лет. Он обладает высоким коэффициентом сцепления, прочностью на истирание и износ. Светлый цвет способствует безопасному движению. Бетонные покрытия бывают однослойные и двухслойные. Используется бетон с прочностью ≥ 30 МПа, армируется стальной сеткой. В качестве основания под цементобетонное покрытие используют песок, шлак, гравий, щебень.

Для обеспечения свободного перемещения плит при температурных деформациях по основанию укладывают полимерную пленку, битуминизированную бумагу, а при стабилизированном основании делают проливку жидким битумом. Для воспринятия температурных деформаций покрытие разделяют на отдельные плиты деформационными швами: швы расширения и швы сжатия. Для воспринятия нагрузки от проходящего транспорта смежными плитами их соединяют в толще бетона металлическими штырями. Перед укладкой бетона устанавливают закладные детали швов расширения, которые располагаются поперек проезжей части на определенном расстоянии (50-80 м.). Между швами расширения (через 6-7 м.) делают швы сжатия. Последние исследования показали необходимость увеличения расстояний: для швов расширения до 200 м.

Технологическая последовательность устройства бетонного покрытия:

- приготовление смеси на заводах товарного бетона;

- транспортировка бетона на место укладки;

- укладка бетона комплектом машин, уплотнение;

- нарезка швов виброножом над закладкой доской шва расширения или над швом сжатия. Места расположения швов отмечают на рельс-формах, затем вставляется клиновидная рейка. Ширина швов: расширения - 20 мм, сжатия - 8-10 мм. Через 20-40 мин. рейки убирают и отделывают кельмой. Нарезка в затвердевшем бетоне дает более качественный шов, используют специальные нарезчики с металлическими дисками, на который нанесен абразивный слой. Швы заполняют резинобитумной мастикой типа изол. Сейчас используют самовулканизирующиеся герметики (тиоколовые), обладающие высокой упругостью, деформативностью, хорошим сцеплением с бетоном.

---