Технология строительства дорожного полотна

Большое значение имеет заключительный этап процесса устройства асфальтобетонного покрытия - уплотнение. Именно в ходе уплотнения происходят основные процессы, сопровождающие получение асфальтобетона из рыхлой асфальтобетонной смеси. Особое внимание следует уделить подбору рационального звена катков, позволяющего обеспечить высокое качество уплотнения данной асфальтобетонной смеси.

Изменение погодных условий требует внесения изменений в технологию работ. Так, при похолодании возникает опасность переохлаждения смеси во время транспортировки, что может повлечь за собой ее недоуплотнение. В этих случаях необходимо укрывать смесь во время перевозки; в допустимых пределах может быть повышена температура ее приготовления. С целью повышения температурной однородности смеси применяют перегружатели смеси.

Выбор материалов осуществляется исходя из вида и типа асфальтобетонной смеси и требований к исходным материалам. В тех случаях, когда какой-либо из компонентов асфальтобетона может быть получен из нескольких источников, окончательное решение принимается на основе технико-экономического обоснования.

Одним из путей снижения стоимости строительства является применение местных строительных материалов. Поэтому следует провести испытания имеющихся в наличии местных материалов, например песков, с целью установления возможности их применения в асфальтобетоне (с точки зрения соблюдения требований нормативных документов).

Расчет состава асфальтобетона

Этот этап проектирования может осуществляться несколькими методами. Наибольшее распространение получил метод, в соответствии с которым расчет состава ведется в два этапа:

1. Расчет состава минеральной части асфальтобетона.

2. Определение оптимального количества битума в асфальтобетоне.

Расчет состава минеральной части асфальтобетона заключается в подборе такого соотношения между компонентами, при котором пористость минерального остова будет минимальной. Расчет ведется по кривым плотных смесей. Гранулометрический состав минеральной части подобранной смеси должен укладываться в пределы, указанные в требованиях ГОСТ 9128-97 к зерновому составу.

37. Особенности асфальтобетонов с вязким, жидкими битумами, дегтями, эмульсиями. Влажные органоминеральные смеси. Применение ПАВ и активных добавок для повышения качества смесей

Для изготовления горячих асфальтобетонов применяют вязкие дорожные битумы марок БНД90/130, БНД60/90, БНД40/60. При этом более вязкие битумы применяют при необходимости обеспечить повышенную теплоустойчивость и водоустойчивость покрытия. В теплых смесях используют битумы пониженной вязкости БНД200/300 и БНД 130/200, а также жидкие быстро- и среднегустеющие битумы. Холодные асфальтобетоны приготавливают на основе жидких средне- и медленногустеющих битумов. Для асфальтобетонов, применяемых в гидроизоляции, эффективно использование битумно-полимерных вяжущих.

Битум имеет наиболее высокие вязкость и прочность в адсорбированном состоянии, т. е. в зоне контакта с поверхностью минеральных компонентов. Увеличение количества неадсорбированного свободного битума приводит к ослаблению структуры асфальтового бетона. Однако определенное количество свободного битума необходимо для придания асфальтовому бетону пластичности и коррозионной стойкости.

Дорожные эмульсии - вяжущий и пленкообразующий материал, представляющий собой однородную маловязкую жидкость темно-коричневого цвета, состоящую из битума (или дегтя), воды и эмульгатора.

Анионные эмульсии активно взаимодействуют с основными (содержащими СаО) минеральными материалами, образуя на их поверхности водостойкую пленку. С кислыми (содержащими SiO2 породами анионные эмульсии взаимодействуют слабо, поэтому пленка вяжущего менее водостойка.

Катионные эмульсии активно взаимодействуют с основными и особенно с кислыми минеральными материалами, образуя на поверхности зерен любых горных пород прочную и водостойкую пленку.

ВОМС представляют собой многокомпонентную систему, состоящую из увлажненных минеральных материалов подобранного гранулометрического состава, активатора или поверхностно-активных веществ и жидкого органического вяжущего.

Для этих смесей лучше всего применять вяжущие неокисленные, а также разжиженные битумы со специальными добавками. Вязкость вяжущего по истечению в стандартном вискозиметре составляет С560 = 40-120 с. Смесь преимущественно песчаная, допускается содержание щебня или гравия в количестве не более 40%. При подборе гранулометрического состава минеральной части ВОМС регламентируется содержание частиц размером 5-40 мм и мельче 0,071 мм.

Добавки ПАВ могут быть введены:

а) в битум в процессе его получения на НПЗ;

б) в битум на битумной базе или АБЗ;

в) на поверхность минерального материала на АБЗ;

г) на поверхность минерального материала при устройстве покрытий методом смешения в передвижных установках или на дороге;

д) на поверхность минерального порошка в процессе его приготовления;

е) в битум и на поверхность минерального материала раздельно при использовании добавок ПАВ и активаторов.

Во всех случаях, когда получаемые на НПЗ битумы неактивны и не удовлетворяют требованиям ГОСТ 11954-66 и ГОСТ 11955-66 по сцеплению с эталонными материалами - мрамором и песком, в них вводят добавки поверхностно-активных веществ.

При применении добавок ПАВ расход битума можно уменьшать не менее чем на величину введенной добавки. Использование активаторов позволяет уменьшить расход минерального порошка на количество введенного активатора.

Добавки ПАВ предварительно подготавливают перед введением их в битум или битумоминеральные смеси на битумных базах и АБЗ. Подготовка заключается в их подогреве, введении пластификаторов (в случае необходимости) и дозировании.

Активаторы: известь, цемент, сланцевую золу - вводят в порошкообразном виде на поверхность минеральных материалов.

Вводить активаторы можно непосредственно в мешалку или через узел асфальтобетонной машины для подачи минерального порошка (отдельно или совместно с порошком). При вводе активатора на минеральный материал, проходящий через питатель сушильного барабана, можно обрабатывать высококонцентрированными растворами гидратной извести или цемента путем опрыскивания.

Поверхностно-активные добавки вводят в битумные рабочие котлы битумоплавильных установок на АБЗ или битумных базах, откуда битум с добавкой подается в асфальтосмеситель или автобитумовозы.

Перемешивать битум с добавкой можно посредством циркуляции, осуществляемой с помощью битумного насоса. Котлы заполняют битумом не более чем на 0,7 объема.

38. Подготовка оснований под асфальтобетонные покрытия

Подготовка основания включает следующие операции: проверка качества основания и исправление имеющихся в нем дефектов, очистка поверхности основания от пыли и грязи, обработка поверхности основания битумом или битумными материалами для обеспечения необходимого сцепления устраиваемого покрытия с основанием.

Важнейшим условием получения высококачественного и долговечного асфальтобетонного покрытия является прочное, ровное и хорошо уплотненное основание с качественно выполненной дождевой канализацией. Поэтому до начала работ по устройству покрытия надо тщательно подготовить основания. Плотность основания можно проверить пробным пропуском по нему тяжелого катка. Если при прохождении задних вальцов катка выявляются просадки или основание «пружинит», необходимо его усилить или доуплотнить. В необходимых случаях исправляют и подстилающий слой. Небольшие неровности глубиной 3--5 см можно исправить добавкой асфальтобетонной смеси с необходимым уплотнением катком или трамбовками.

Исправление же глубоких выбоин основания асфальтобетонной смесью, как правило, приводит к образованию неровностей наасфальтобетонном покрытии. Это происходит потому, что толстый слой асфальтобетонном смеси обычно плохо уплотняется катками, а происходящее со временем доуплотнение под действием проходящего транспорта неизбежно приводит к деформациям. Появляющиеся деформации будут тем больше, чем толще слой асфальтобетонной смеси. Таким образом, щебеночное основание со значительными выбоинами, отремонтированными добавлением асфальтобетонном смеси, ведет себя как неравнопрочное основание, сделанное из материалов, резко различающихся по своим свойствам.

Выбоины и большие неровности щебеночного основания исправляют следующим образом. Площадь, подлежащую ремонту, очищают от пыли и грязи, затем взрыхляют киркой. Полученный щебень пропускают через грохот, отделяя от грязи, и снова засыпают в выбоину. Затем добавляют свежий щебень, который засыпают несколько выше кромок и уплотняют катком или трамбовкой. Трамбование ведут от краев к середине ремонтируемого участка.

Для улучшения условий уплотнения щебня во время уплотнения поверх щебеночного слоя рекомендуется рассыпать небольшое количество холодной или горячей асфальтобетонной смеси. Хорошие результаты дает розлив небольшого количества горячего битума (примерно 1 л/м2). Щебеночные основания и старые щебеночные покрытия, используемые в качестве оснований, можно также отремонтировать с применением холодного или горячего черного щебня (щебня, обработанного жидким или вязким битумом). Применение черного щебня позволяет ускорить процесс уплотнения основания на ремонтируемом участке.

В случае если на основании имеются отдельные заниженные места, их также предварительно выравнивают материалом, из которого сделано основание. В отдельных случаях основание выравнивают за счет укладки так называемого выравнивающего слоя. Крупные выбоины следует исправлять до устройства выравнивающего слоя. Поперечный профиль старых каменных покрытий, используемых в качестве оснований, также исправляют укладкой выравнивающего слоя. Однако такой способ выравнивания приводит к перерасходу асфальтобетонной смеси и не всегда экономически выгоден. Основание, подготовленное к укладке асфальта, должно иметь требуемые геометрические характеристики: ширину, толщину, продольный и поперечный уклон. Особое внимание следует уделять ровности поверхности основания, поскольку ею в конечном счете определяется и ровность поверхности покрытия. Наибольший размер неровностей основания при проверке трехметровой рейкой не должен превышать 4-5 мм.

Прочное сцепление асфальтобетонного покрытия с основанием является одним из условий устойчивости покрытия против сдвигающих усилий, появляющихся при прохождении транспорта. Непременным условием получения необходимого сцепления асфальтобетонного покрытия с основанием является тщательная очистка последнего от грязи и пыли. Обработка битумом или битумными материалами не достигает цели, если ее выполняют по запыленной или загрязненной поверхности. В таких случаях могут появиться дефекты и во время производства работ. Поверхность основания очищают дорожными щетками или поливомоечными машинами. Промытое основание до его обработки битумом или битумными материалами должно обязательно просохнуть.

Хорошие результаты получаются при очистке поверхности основания от пыли и грязи сжатым воздухом. Наиболее удобно использовать для этой цели автомобильные компрессорные станции. Рабочие, занятые на этой операции, должны быть обеспечены защитными приспособлениями, предохраняющими глаза, рот и нос от попадания пыли. Наилучшие результаты получают при обработке оснований битумными пастами или битумными эмульсиями. Эти материалы обеспечивают хорошее сцепление верхнего слоя покрытия с нижним при строительстве двухслойных покрытий.

Асфальтобетонную смесь можно; укладывать; лишь после полного просыхания поверхности основания (или нижнего слоя покрытия). Расход эмульсии составляет 0,2--0,4 л/м2. Эмульсию или жидкие битумы разливают за 3--5 ч до начала укладки.

39. Технология строительства покрытий из горячих и холодных асфальтобетонных смесей

Технология постройки покрытия из горячих и теплых асфальтобетонных cмесей состоит из следующих операций: подготовки основания, транспортирования смеси, укладки и ее уплотнения в слоях покрытия.

Основание перед укладкой смеси тщательно очищают от пыли и грязи, для того, чтобы асфальтобетонное покрытие имело с ним прочное сцепление. Для удаления пыли и грязи применяют механические щетки. Сцепление покрытия с нижележащим слоем усиливается подгрунтовкой эмульсией или жидким битумом за одни - двое суток до укладки покрытия. Расход вяжущего для подгрунтовки составляет 0,5...0,6 л/м2.

После проверки на заводе качества и температуры асфальтобетонную смесь транспортируют к месту работ автомобилями-самосвалами. Температура смеси на месте укладки должна быть для горячих смесей не менее +120 оС, для теплых смесей не менее +80 оС.

Доставленную смесь выгружают в приемный бункер асфальтоукладчика и пластинчатый питатель подает ее к шнеку, распределяющему смесь по ширине укладываемой полосы. Одновременно смесь подвергается предварительному уплотнению трамбующим брусом. Выглаживающая плита выравнивает слой и придает ему требуемый поперечный профиль.

Если смесь укладывается в покрытие не за один проход асфальтоукладчика по ширине проезжей части дороги, то работы ведутся поочередно на каждой полосе короткими участками, что обеспечивает хорошее сцепление между смежными полосами. В теплое время года и при отсутствии ветра длина полосы укладки может составлять до 100... 120 м. В холодную ветреную погоду длину полосы укладки следует сокращать до 20...30 м.

Укладку нижнего слоя покрытия ведут с опережением верхнего на одну сменную захватку для создания задела (опережающего фронта работ). Для одновременной укладки верхнего и нижнего слоев покрытия необходимо иметь два (или более) асфальтосмесителя, которые одновременно готовят смеси различного гранулометрического состава.

Особое внимание следует обращать на уплотнение смеси, так как степень уплотнения оказывает большое влияние на физико - механические показатели асфальтобетона. Для уплотнения смеси применяют легкие, средние и тяжелые катки статического действия с металлическими вальцами, вибрационные катки или катки на пневматических шинах. Укатку начинают легкими катками от края проезжей части к середине с перекрытием следа на 20...25 см. Число проходов зависит от типа смеси, вязкости битума и толщины уплотняемого слоя.

В последние годы получили распространение катки с вибровальцами массой от 1,5...1,8 до 6...8 т. По эффекту уплотнения они заменяют катки массой 10...15 т статического действия.

После устройства асфальтобетонного покрытия из него берутся образцы, по которым контролируются толщина слоя, его физико-механические показатели и коэффициент уплотнения.

Покрытия из холодного асфальтового бетона применяются главным образом в тех случаях, когда невозможно применение горячих асфальтобетонных смесей, а также при устройстве слоев 'покрытия толщиной в 1--2 см. Холодную асфальтобетонную смесь заготавливают заранее на складах в штабелях. Отсыпку холодных асфальтобетонных смесей в штабель производят при температуре смеси 90--130° С с минимальной потерей тепла. Обычно подачу готовой асфальтобетонной смеси из-под смесителя на склад производят по закрытой эстакаде, штабелеукладчиком, закрытым ленточным конвейером, вагонетками, автотранспортом. Штабели, предназначенные для хранения в течение всей зимы, отсыпают высотой до 10м. При хранении продукции сроком до 2 месяцев высота штабеля достигает 4--7 м. Хранение холодных асфальтобетонных смесей в штабелях допускается на открытых площадках без устройства специальных навесов сроком до 1 года. Срок хранения зависит от свойств применяемого жидкого битума.

Обычно разработку штабеля начинают весной в том месте, где асфальтобетонная смесь после изготовления имеет 2--3-недельную выдержку при высоте штабеля 1,5--2,0 ж и 1,5 месяца -- для штабелей высотой 7--10 м. Холодные асфальтобетонные смеси, независимо от сезЬна их приготовления, перед укладкой должны выдерживаться без охлаждения в штабелях не менее 5 суток для улучшения их физико-механических свойств. При погрузке в транспортные средства смесь должна быть рыхлой и иметь температуру не выше 25° зимой и 30° С летом.

Покрытие из холодного асфальтобетона устраивают двухслойным или однослойным, толщина которого выбирается в зависимости от грузонапряженности. Во вновь устраиваемом двухслойном покрытии только верхний слой может быть сделан из холодного асфальтобетона, а нижний -- из крупнозернистого асфальтобетона, укладываемого в горячем состоянии, из холодного черного щебня, из щебня, обработанного жидким битумом или каменноугольным дегтем способом полупропитки. Одним из видов оснований, на которых устраивается двухслойное покрытие из холодного асфальтобетона, является булыжная мостовая.

Холодная асфальтобетонная смесь доставляется на линию работ в автомобилях-самосвалах. К моменту доставки смеси дорожное основание должно быть тщательно очищено от пыли и грязи. Для обеспечения сцепления покрытия с основанием поверхность основания обрабатывают вяжущими материалами. Для этой цели применяют жидкий или разжиженный битум, чаще всего битумную эмульсию, которую наносят на поверхность основания тонким ровным слоем с расходом 300--500 г/ж2. После распада эмульсии и испарения воды асфальтоукладчиками производят раскладку асфальтобетонной смеси слоем, толщина которого назначается с учетом коэффициента уплотнения (/Су=1,45--1,55). Допускаемая длина укладываемой полосы до 500 м.

После укладки и проверки профиля уложенного слоя производят уплотнение его моторными легкими катками по 4--6 проходов по одному следу. Уплотнение холодной асфальтобетонной смеси наиболее рационально производить самоходными катками на пневматических шинах (6--8 проходов по одному следу).

При уплотнении виброкатками число проходов по одному следу составляет 3-- 5 с включенным вибратором и до 8 -- с выключенным вибратором. Окончательное уплотнение покрытия происходит под действием проходящего автотранспорта при тщательном регулировании его движения. Период уплотнения длится 1,0--2,0 месяца при достаточно интенсивном движении. Для обеспечения равномерного уплотнения движение должно быть направлено по всей ширине дороги.

Работы по устройству покрытия из холодного асфальтобетона должны проводиться только в сухую и теплую погоду. В случае, если устройство покрытия производилось в сухую погоду, а его формирование пришлось в период дождей, то недостаточно уплотненное покрытие целесообразно обработать битумом или битумной эмульсией в количестве 300--500 г/м2, по которой раскладывают или рассыпают тонкий слой холодной асфальтобетонной смеси в количестве 5--7 кг/м2 и укатывают ее легкими катками (2--4 прохода) по одному следу. После этого можно открывать движение транспорта. При пропуске транспорта по всей ширине дороги на поверхности покрытия образуется плотный коврик, предохраняющий покрытие от разрушения.

40. Строительство асфальтобетонных покрытий и оснований при пониженных температурах воздуха

Устройство асфальтобетонных покрытий из горячих и теплых асфальтобетонных смесей допускается и в период, когда температура воздуха осенью ниже 10°С, весной ниже 5°С и зимой отрицательна, но при соблюдении следующих основных положений:

основание должно быть подготовлено заблаговременно (до наступления отрицательных температур);

целесообразно устраивать только нижние слои покрытий из плотных крупнозернистых смесей. Устройство верхнего слоя возможно при крайней необходимости и то с учетом, что нижний слой покрытия должен иметь температуру 20--40°С. Для его устройства должны быть использованы теплые смеси типов Б, В, Г и Д, приготовленные на разжиженных битумах, а применение горячих смесей допускается при температуре воздуха не ниже 0°С;

асфальтобетонные смеси необходимо применять с ПАВ или с активированными минеральными порошками;

толщина слоев должна быть несколько увеличенной (обычно на 0,5--1 см), верхний слой должен быть не менее 4 см.

Для качественного выполнения работ должны быть проведены специальные мероприятия. Транспортировать асфальтобетонную смесь следует в автомобилях-самосвалах с утепленными или обогреваемыми кузовами, используя для этого в последнем случае отработавшие газы, и укрывать утепляющими материалами (ватными матами, брезентом и пр.).

Перед устройством покрытия основание очищают от грязи, снега и льда при помощи автогрейдеров, бульдозеров или механических щеток.

Целесообразно наносить «а поверхность основания хлористые соли, снижающие температуру замерзания водного раствора и вызывающие частичное оттаивание основания. После удаления грязи и влаги с поверхности основания его разогревают и просушивают с помощью разогревателей ДЭ-2 или горячим песком.

Горячий песок распределяют по поверхности основания слоем 5--10 см. Нагревают его в сушильном барабане асфальтосмесителя до температуры 250--300 °С.

После оттаивания основания песок сдвигают автогрейдером на обочину или собирают и грузят в автомобиль-самосвал для повторного использования, а высушенное основание очищают и непосредственно перед укладкой асфальтобетонной смеси обрабатывают разжиженным жидким битумом.

Укладку асфальтобетонной смеси необходимо выполнять асфальтоукладчиком с включенным трамбующим брусом и с подогретой выглаживающей плитой. Температура смесей в момент укладки должна быть: горячих 150--160 °С, теплых --80--120 °С в зависимости от вида и марки битума. Работы проводят ускоренными темпами двумя асфальтоукладчиками, движущимися по ступенчатой схеме. Для улучшения сопряжения полос их длина при температуре от --5 до --10 °С не должна превышать 20--25 м. Чтобы не допустить быстрого остывания смеси, для уплотнения покрытия применяют только тяжелые катки Массой 10--18 т, потребность в которых по сравнению с и-1ними условиями увеличивается в 1,5--2 раза. Число проходов катков по одному следу должно быть не менее 15--20. Во избежание прилипания смеси к вальцам катков их смачивают раствором соленой воды. Уплотнение покрытия может быть эффективным, если с помощью специальных приспособлений вести обогрев вальцов катка.

Полые вальцы катков целесообразно заполнять горячей водой или горячим маслом, которые по мере остывания заменяют более горячими.



41. Строительство асфальтобетонных покрытий и оснований слоями увеличенной толщины

Технология устройства слоев увеличенной толщины должна соответствовать требованиям Руководства по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий, а также Инструкции по устройству покрытий и оснований из щебеночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных органическими вяжущими ВСН 123-77.

Укладку смеси производят укладчиками асфальтобетона, а для оснований - также универсальными укладчиками дорожно-строительных материалов и асфальтового бетона типа ДС-54 (Д-724). В отдельных случаях этот укладчик может использоваться для устройства покрытия. Целесообразно применять укладчики производительностью более 150 т/ч на пневмоколесном ходу (ДС-48, ДС-94, ДС-113 и ДС-114) желательно с шириной укладываемой полосы 7,5 - 12,0 м, чтобы обеспечить укладку на полную ширину слоя. При отсутствии таких укладчиков возможно использование укладчиков меньшей производительности ДС-1 (ДС-150, ДС-54, ДС-126).

При укладке слоев покрытия, толщина которых превышает толщину, указанную в технических характеристиках укладчиков (до 200 мм для укладчика ДС-128, для остальных - до 150 мм), обязательно применение следящей системы, обеспечивающей ровность слоя.

При необходимости укладки более толстых слоев шарнир рамы рабочих органов должен быть перемещен вверх. Максимальная толщина укладываемого слоя при этом должна быть определена на пробной укатке.

При использовании для укатки слоев толщиной более 160 мм наиболее распространенных укладчиков типа Д-150 Б на нем должны быть сняты упоры, ограничивающие подъем рамы с рабочими органами.

Скорость передвижения укладчиков должна быть такой, чтобы обеспечить равномерную работу питателя и распределительных шнеков. Должна быть обеспечена равномерная подача материалов под трамбующий брус и выглаживающую плиту. При нарушении этого условия скорость укладчиков должна быть уменьшена.

Эффективность уплотнения зависит от температуры слоя. Уплотнение утолщенных асфальтобетонных покрытий должно производиться при температуре выше +80° С.

Основным технологическим параметром, который характеризует уплотняемость асфальтобетонных смесей, является удельная работа уплотнения.

Порядок расчета числа проходов катков следующий. Уточняется температура воздуха в период работ и скорость ветра.

Определяется температура смеси при выходе из смесителя.

определяется температура смеси в момент доставки на место производства работ, при этом температура смеси не должна быть ниже указанной в СНиП 3.06.03-85.

Число проходов катков на пневматиках не должно превышать 8 - 10, так как дальнейшая работа малоэффективна.

Общее число проходов тяжелых катков должно быть не менее 6 - 8, если вначале применяются катки на пневматиках и не менее 15 - 20 при использовании легких катков.

При укладке смеси на увлажненное основание оно должно быть высушено. Укладку производят таким образом, чтобы избежать наличия продольного шва. Для этого укладывают слои на всю ширину двумя укладчиками со сдвижкой на 5 - 10 м между ними либо одним укладчиком с установлением длины захватки в зависимости от погодных условий. Уплотнение смеси при пониженных температурах должно быть интенсифицировано.



42. Повышение шероховатости покрытий методом втапливания щебня

Важнейшей задачей службы эксплуатации автомобильных дорог является поддержание высоких сцепных качеств дорожных покрытий. Сцепные качества дорожных покрытий меняются в течение эксплуатации автомобильных дорог, поэтому наряду с обеспечением шероховатости нового дорожного покрытия применяют методы, позволяющие повысить шероховатость находящихся в эксплуатации дорожных покрытий.

Высокие сцепные качества новых дорожных покрытий обеспечиваются применением каркасного (многощебенистого) асфальтобетона (содержание щебня 50...65 %). На таком дорожном покрытии коэффициент сцепления более 0,5.

В последние годы широкое распространение получило строительство шероховатого покрытия с втапливанием щебня, обработанного битумом, в мелкозернистый асфальтобетон. Достоинствами этого метода являются простота осуществления и достижение необходимого коэффициента сцепления сразу после укладки асфальтобетонной смеси. При этом длительное время не требуется устройство поверхностной обработки.

Для втапливания используется гранитный щебень размером 18 или 12 мм, обработанный битумом. Расход щебня 12 кг/м2. Мелкозернистый асфальтобетон, в который втапливается щебень, имеет следующий состав, % по массе: щебень размером 9,5... 15 мм -- 30; песок -- 51,7...54,7; минеральный порошок -- 7,9...9,9; битум -- 7,4...8,4. При устройстве такого дорожного покрытия применяется следующая технология. Сначала укладывают мелкозернистую асфальтобетонную смесь. Следом за укладчиком движется самоходный распределитель щебня, затем катки разной массы, уплотняющие смесь и втапливаемый щебень.

В США предложена дренирующая шероховатая дорожная одежда, состоящая из трех конструктивных слоев: нижнего водонепроницаемого, укладываемого с большим поперечным уклоном для отвода воды, и двух дренирующих, уложенных без поперечного уклона. Достоинствами такого покрытия являются быстрое удаление воды из зоны контакта шины с дорожным покрытием, предупреждение аквапланирования; высокая шероховатость дорожного покрытия; отсутствие брызг при проезде грузовых автомобилей.

Резкое снижение аварийности на влажном дорожном покрытии (в 5 раз) достигается в случае, когда слой износа укладывают из смеси, содержащей 76% каменного материала размером до 9 мм и 15% битумной эмульсии.

В некоторых странах для получения высокого коэффициента сцепления дорожного покрытия сразу же после укладки в горячий асфальтобетон втапливают дробленый песок.

43. Классификация слоев износа и виды поверхностных обработок. Применяемые каменные и вяжущие материалы

В технической литературе описано несколько классификаций видов износа и факторов влияющих на его величины

На поверхностях деталей нетрудно обнаружить в каждом конкретном случае определенные следы изнашивания: на одних еле заметные трещины, на других отслаивание тонких пленок металла, на третьих как бы вырванные участки поверхности и т. д. Многообразие видов разрушения поверхностей причин, их вызывающих, затрудняет классификацию видов износа. Вид износа зависит от величины нагрузки и ее характера, скорости относительного перемещения трущихся поверхностей и температур между ними, среды, в которой работают детали, материалов, из которых они изготовлены, их обработки и целого ряда других факторов.

До сих пор нет единой общепризнанной классификации видов износа. Значительное число работ, посвященных изучению трения и изнашивания деталей машин, проведено Б. И. Костецким. В результате этих исследований было установлено:

каждая работающая деталь или сопряжение деталей подвергается четко выраженному ведущему виду износа, определяющему стойкость детали при эксплуатации; одновременно могут иметь место сопутствующие виды износа, мало влияющие на работу трения;

в основе процессов, происходящих при различных видах износа, лежат явления, подчиняющиеся закономерностям физики твердого тела и металловедения. Согласно классификации, предложенной Б.И. Костецким, основными видами износа деталей машин являются: износ схватыванием 1-го рода, окислительный, тепловой (схватыванием 2-го рода), абразивный, осповидный (усталостный).

Износ схватывания 1-ro рода -- процесс интенсивного разрушения поверхности детали, выражающийся в пластических деформациях поверхностных слоев, в возникновении и разрушении местных металлических связей между двумя контактирующими поверхностями. При разрушении связей происходит вырывание частиц с поверхности менее прочного металла и их налипание на поверхности трения, а также царапание поверхности упрочнённым местом.

Износ такого вида получается при трении скольжения с малыми скоростями относительного перемещения трущихся поверхностей (менее 1 м/с для стали) и удельными давлениями, превышающими предел текучести металла на участках фактического контакта, а также при отсутствии смазки и защитной пленки окислов.

Интенсивность изнашивания и коэффициент трения при износе схватывания 1-.го рода наибольшие по сравнению с другими видами износа, поэтому этот вид износа нежелателен.

Окислительным называется такой вид износа, при котором характеристики работы трения зависят от явления диффузии кислорода в металл деформируемых при трении поверхностных слоев, образования твердого раствора кислорода в металле и его химических соединений. Этот вид износа возникает при трении качения и при трении скольжения, причем в последнем случае окислительный износ является ведущим.

Окислительный износ имеет наиболее широкое распространение, он, например, характерен для стенок цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Интенсивность изнашивания при окислительном износе меньшая, чем при других видах износа и поэтому относится к допустимым видам износа.

Тепловым износом называется процесс разрушения поверхностей деталей машин вследствие нагрева зоны трения до температуры размягчения металла. Разрушение при этом виде износа является следствием образования металлических связей: между контактирующими поверхностями, смятия, налипания и оплавления металла.

Этот вид износа распространён в деталях тяжело нагруженных быстроходных машин, работающих при трении скольжении с большими скоростями относительного перемещения трущихся поверхностей (более 3-4м/с при скольжении по стали.

Абразивный износ наиболее простой вид простой вид разрушения поверхностных слоёв металлов при трении скольжении. Он характеризуется микро пластичными деформациями и срезанием метала тонких поверхностных слоях твёрдыми абразивными частицами среды, в котором происходит работа деталей.

Твёрдые абразивные частицы, скользя под давлением по поверхности деталей, срезают на стружки деформируют микрообъёмы поверхностных слоёв.

Интенсивность абразивного изнашивания определяется прежде всего соотношением микро твердости зёрен абразива и метала, а так же скоростью давления при трении. Этот вид износа характерен для рабочих органов строительных машин работающих в абразивной среде (щеке и бронеплиты и камнедробилок, винты, барабаны бетономешалок), детали , соприкасающихся с грунтом (звенья гусеничного хода, ковшей экскаваторов, ножи от валов бульдозеров и т.п).

Осповидным называется такой износ, при котором процесс с разрушения поверхностей деталей является следствием микроскопических деформаций сжатия, упрочнения поверхностных слоёв, возникновения остаточно напряжений в них и явления усталости металла при повторно-переменных нагрузках. При осповидном износе разрушение характеризуется появлением микро и микроскопических трещин расположенных под наибольшим углом и к поверхности трения, с последующими развитиями их и осповидной углублений и впадины.

Этот вид износа наблюдается при трении качения и является ведущим для подшипников качения зубьев тяжело нагруженных шестерён.

Виды поверхностных обработок

1. Однослойная поверхностная обработка с однократным распределением вяжущего и щебня. Применяется для создания шероховатой поверхности и слоя износа дорожной одежды с достаточной прочностью. Это самый распространенный вид шероховатой поверхностной обработки, наиболее подходящий для всех видов движения. Чаще всего она устраивается из щебня фракций 5-10 мм.

2. Однослойная поверхностная обработка с двойным распределением щебня. На слой нанесенного вяжущего сначала рассыпают крупную фракцию щебня (например, 10-15 или 15-20 мм), прикатывают катком, а затем рассыпают более мелкую фракцию щебня (например, 5-10 мм) и уплотняют. Применяется на дорогах с интенсивным движением и высокой скоростью движения. Такая поверхностная обработка способствует улучшенной герметичности покрытия, устранению мелких неровностей и деформаций, лучше распределяет усилия от колес автомобилей. Особенно эффективно такая обработка работает на хорошем жестком основании.

3. Двухслойная поверхностная обработка. На первый слой разлитого вяжущего рассыпают крупную фракцию щебня и уплотняют. Затем разливают второй слой вяжущего, рассыпают более мелкую фракцию щебня и окончательно уплотняют. Применяется на покрытиях с недостаточной прочностью, при наличии сетки трещин, ямочности, колей, при высокой интенсивности движения, т.е. в тех случаях, когда необходимо не только создать шероховатый слой износа и защитный слой, но и улучшить ровность, несколько повысить прочность и сдвигоустойчивость. Применяется также на цементобетонных покрытиях.

4. Поверхностная обработка типа «сэндвич». На покрытие рассыпают щебень более крупной фракции, затем распределяют вяжущее, рассыпают щебень мелкой фракции и уплотняют. Структура получаемого слоя поверхностной обработки сравнима с однослойной поверхностной обработкой, устроенной путем розлива вяжущего и двойной россыпью щебня. Такая поверхностная обработка рекомендуется при неоднородном по ровности покрытии для его выравнивания и некоторого усиления. Применяется на дорогах второстепенного, местного значения.

При выборе способа устройства поверхностной обработки покрытий необходимо учитывать ее назначение, условия движения на дороге, климатические условия района строительства, показатель твердости дорожного покрытия, наличие материалов и средств механизации.

Щебень -- остроугольные куски горных пород размером от 5 до 70 мм, получаемые при механическом или природном дроблении бута (рваный камень) или естественных камней. Его используют в качестве крупного заполнителя для приготовления бетонных смесей, устройства оснований.

Гравий -- окатанные куски горных пород размером от 5 до 120 мм, также используется для приготовления искусственных гравийно-щебёночных смесей.

Песок-- рыхлая смесь зёрен горных пород размером от 0,14 до 5 мм. Он образуется обычно в результате выветривания горных пород, но может быть получен и искусственным путём -- дроблением гравия, щебня, и кусков горных пород.

Природный битум -- твёрдое вещество или вязкие жидкости, состоящие из смеси углеводородов.

Асфальтовые породы -- горные породы, пропитанные битумом (известняки, доломиты, песчаники, пески и глины). Битум извлекают из них нагревом, или же применяют эти породы в молотом виде (асфальтовый порошок).

Асфальтиты -- породы, состоящие из твёрдого природного битума и др. органических веществ, нерастворимых в сероуглероде.

44. Технология производства работ по строительству слоев износа

4.1. Технологический процесс устройства слоя износа состоит из следующих этапов:

* подготовительные работы (устранение дефектов покрытия);

* калибровка распределительной машины для правильного дозирования исходных материалов;

* закрытие движения по полосе движения, на которой будет устраиваться слой износа;

* загрузка машины необходимыми исходными компонентами;

* приготовление и распределение эмульсионно-минеральной смеси специальной машиной;

* технологический перерыв, составляющий в зависимости от погодных условий 0,5 - 4 ч;

* открытие движения по уложенной полосе с ограничением скорости до 40 км/ч на 1-3 сут.

Перед укладкой эмульсионно-минеральной смеси должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

* все трещины и швы в покрытии дороги должны быть герметизированы с использованием соответствующих ремонтных материалов;

* выполнен ямочный ремонт покрытия;

* при величине зазора под трехметровой рейкой и величинах поперечных уклонов, не соответствующих СНиП 3.06.03-85, покрытие ремонтируется методом холодного фрезерования или устройством выравнивающего слоя из горячей асфальтобетонной смеси;

* покрытие должно быть тщательно очищено от пыли, грязи, масляных пятен;

* на сильно изношенных, со следами значительного шелушения асфальтобетонных покрытиях и на цементобетонных покрытиях должна быть выполнена подгрунтовка поверхности смесью катионной эмульсии и воды в соотношении 1:3 с нормой расхода остаточного битума 0,2 - 0,4 л/м2.

При температуре выше +30 °С целесообразно предварительное увлажнение поверхности покрытия водой.

Не допускается производить работы по укладке эмульсионно-минеральной смеси:

при температуре окружающего воздуха ниже +10 °С;

в условиях дождя;

при прогнозе снижения температуры воздуха в месте производства работ до 0 °С в течение ближайших 24 ч после укладки.

Комплект машин для устройства слоев износа должен включать в себя: смеситель-распределитель, эмульсовоз, фронтальный погрузчик минеральных материалов, поливомоечную машину, оборудованную щеткой.

При устройстве слоя износа на остановочных площадках, площадках отдыха и в других местах, где отсутствует достаточное для уплотнения движение автомобилей, в комплект машин необходимо включать пневматический каток массой 10 т.

Для того, чтобы эмульсионно-минеральная смесь соответствовала лабораторному подбору, смеситель-распределитель должен быть откалиброван при работе именно с теми материалами, которые будут использоваться. Система перемешивания машины построена вокруг ведущего шкива транспортера минерального материала.

Эмульсионный насос нагнетательного типа приводится в действие от ведущего вала транспортера с постоянным передаточным числом, что позволяет изменить соотношение между эмульсией и минеральным материалом за счет изменения просвета в подающем окне бункера. Соотношение между количеством цемента и минерального материала регулируется изменением отношения скоростей питателя цемента и транспортера.

Расход воды и замедлителя схватывания смеси регулируется величиной открытия соответствующих кранов. Калибровка должна выполняться не реже одного раза в неделю и при каждом изменении исходных материалов.

В процессе укладки эмульсионно-минеральных смесей необходимо следить, чтобы смежные укладываемые полосы перекрывались не более чем на 15 см.

Температура битумной эмульсии при производстве работ должна быть не более 45 °С.

Максимальное время открытия движения по уложенному слою определяется лабораторным подбором и доводится до производителя работ. В полевых условиях за момент открытия движения может быть принято такое состояние уложенного слоя, при котором при надавливании на него каблуком ботинка не остается вмятин, а на ботинке не остается следов эмульсии и битума.



45. Классификация цементобетонных покрытий и оснований. Особенности производства работ

Бетонные покрытия устраивают одинаковой толщины по всей ширине проезжей части с односкатным поперечным профилем для проезжей части с разделительной полосой и двухскатным поперечным профилем при проезжей части без разделительной полосы. Поперечный уклон принимают в пределах 15 - 20 ‰.

Армированные бетонные покрытия устраивают на дорогах I - III категорий при насыпях из скальных грунтов высотой более 3 м, насыпях проходящих через болота, насыпях высотой более 5 м, насыпях на подходах к путепроводам через железные дороги (длиной 200 м) и на других участках, где может наблюдаться неравномерная осадка земляного полотна.

В покрытии нарезают продольные и поперечные деформационные швы, образующие плиты покрытия. Продольный шов предусматривают при ширине покрытия более 4,5 метров для устранения продольных трещин от неравномерного воздействия движения.

Швы расширения устраивают для повышения продольной устойчивости покрытия при нагреве бетона. Швы сжатия предназначены для предотвращения появления трещин в покрытии при понижении температуры бетона и его усадке. Расстояние между швами сжатия (длину плиты) назначают в зависимости от толщины покрытия, климата, надёжности (количество плит в процентах без трещин за расчётный срок эксплуатации) и расхода продольной арматуры для армированных покрытий. Расстояние между швами расширения назначают в зависимости от толщины покрытия, климата, армирования и температуры воздуха во время производства работ. Ширину швов, глубину паза и его заполнения назначают в зависимости от длины плит.

Швы сжатия, расширения и продольный шов армируют стальными штырями круглого профиля.

Пазы поперечных и продольных швов заполняют битуморезиновыми, битумополимерными и полимерными мастиками или запрессовывают в них полимерные готовые прокладки.

Армируют покрытия плоской сеткой с расстояниями между осями продольных стержней от 100 до 200 мм и между осями поперечных стержней - 500 мм. Диаметр продольных стержней - по расходу арматуры, поперечных - 6 мм. Сетки укладывают на 6 см ниже поверхности покрытия и не доводят до поперечных швов на 50 см.

На дорогах I и II технических категорий вдоль краёв покрытия устраивают укрепительные полосы из монолитного и сборного бетона шириной 0,75 см. 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. Для выравнивающего слоя применяют: чёрный песок или щебёночно-песчаную смесь, обработанную битумом, толщиной 3 - 5 см (при этом большая толщина принимается при подаче бетона по основанию); необработанный песок и щебень фракции 0 - 5 мм толщиной 4 - 5 см.

При строительстве бетонных покрытий особые требования предъявляются к основанию автомобильной дороги. Его устраивают преимущественно из каменных материалов и грунтов, укреплённых неорганическими вяжущими.

Ширина основания должна обеспечивать возможность установки рельс-форм (8 - 8,5 м) и проход гусениц безрельсовых бетоноукладочных машин.



46. Требования ГОСТ к материалам для приготовления цементобетонных смесей. Технология приготовления цементобетонных смесей

Для приготовления связующих и полимербетонных смесей, рекомендуемых для ремонта цементобетонного покрытия, необходимы материалы:

Эпоксидная смола марки ЭД-201) ГОСТ 10587-72

Эпоксидная смола марки ЭИС-1 ТУ 38109-71

Эпоксидная смола марки ЭД-14, ЭД-161) ГОСТ 10587-72

Полиэтиленполиамин (ПЭПА) ТУ 6-02-594-70

Гексаметилендиамин (ГМД) ТУ 6-09-342-70

Кубовые остатки при получении гексаметилендиамина (КО.ГМД)ТУ 6-01-92-66

Малеиновый ангидрид (МА) ГОСТ 5854-68

Фталевый ангидрид (ФА) ГОСТ 7119-54

Дибутилфталат ГОСТ 8728-66

Фуриловый спирт ТУ 69-267-62

Полиэфир марки МГФ-9

Полиэфир марки ТМГФ-11

Полиэфир марки ПН-12)

Полиэфир марки ПН-32)

Тиокол марки НВТ ГОСТ 12812-72

Каменноугольный деготь марок Д-3; Д-4; Д-5 ГОСТ 4641-49

Жидкий битум марки МГ-70/130 ГОСТ 11955-66

Древесный деготь ТУ 81-05-104-70

Ацетон (технический) ГОСТ 2768-69*

Соляная кислота техническая ГОСТ 1382-69

Каменная мелочь размером 5 - 2,5; 2,5 - 1,25; 1,25 - 0,63 мм из горных пород высокой прочности

Кварцевый песок ГОСТ 8736-67

Минеральный порошок ГОСТ 1655-71

Цемент ГОСТ 10178-62

Цементобетонные смеси, и строительные растворы представляют собой смеси, состоящие из вяжущих веществ (цемента, извести) и заполнителей (щебня, гравия и песка, а также легких материалов: шлака, пемзы, керамзита). В результате химической реакции между вяжущими веществами и водой образуется цементный (известковый) камень, заполняющий пространство между щебнем и песком. Для экономии вяжущего материала и получения более прочного бетона так подбирают компоненты смеси, чтобы между ними было наименьшее количество пустот. На технологию приготовления цементобетонных смесей большое влияние оказывает количество вяжущего вещества и воды, которые в основном определяют подвижность и укладываемость смеси и прочность затвердевшего бетона. Затвердевший бетон характеризуется «маркой», т. е. пределом прочности образцов на сжатие в 28-дневном «возрасте». На прочность бетона влияет однородность смеси, зависящая от качества перемешивания.

Приготовление (смешивание) цементобетонных смесей и растворов осуществляется в бетоно- и растворосмесителях. Смешиванию сопутствуют вспомогательные операции: дозирование, загрузка составляющих и выгрузка готовой смеси. Устройства для осуществления вспомогательных операций могут быть выполнены в одном агрегате со смесителем или самостоятельно и входить в комплект соответствующего оборудования смесительного завода.

Смесители классифицируют по ряду признаков. Смесители бывают стационарными и передвижными. Передвижные смесители применяют на объектах с небольшими объемами работ, стационарные-на заводах. По способу смешивания различают смесители принудительного действия и гравитационные. Принудительное смешивание осуществляется при вращении лопастей или других элементов в неподвижной емкости - барабане, а в гравитационных смесителях - в результате подъема и сбрасывания смеси внутри вращающегося барабана. Гравитационные смесители проще по конструкции и способны перемешивать бетоны с более крупным заполнителем. По режиму работы смесители бывают цикличного и непрерывного действия. Смесители цикличного действия работают последовательными циклами.

Каждый цикл состоит из операций загрузки, перемешивания и выгрузки готовой смеси. В смесителях непрерывного действия поступление компонентов и выход готовой смеси происходит непрерывно. Эти машины отличаются большой производительностью. Главным параметром смесителей непрерывного действия является их производительность.

Гравитационные бетоносмесители обеспечивают перемешивание компонентов в барабанах, к внутренним стенкам которых прикреплены лопасти. При вращении барабана смесь поднимается лопастями на некоторую высоту и затем падает вниз. При этом образуются определенные радиальные и осевые потоки движения смеси, благодаря чему различные частицы материала равномерно перераспределяются по объему замеса. Однородность смеси обеспечивается при 30-40 циклах подъема и сброса.

Гравитационные бетоносмесители непрерывного действия обычно имеют цилиндрический барабан с горизонтальной осью.

Такие смесители непрерывно загружают сверху через загрузочную воронку, готовая смесь также непрерывно выгружается с противоположного конца. Производительность регулируют, меняя производительность дозаторов. Такие бетоносмесители хорошо зарекомендовали себя при приготовлении смеси одной марки. При переналадке на смесь новой марки они уступают смесителям циклического действия. Бетоносмесители изготовляют с наклоняющимися и ненаклоняющимися барабанами. Смесительные барабаны могут быть грушевидной, конусной и цилиндрической формы.

По способу выгрузки гравитационные смесители бывают: опрокидными, в которых выгрузка замеса осуществляется наклоном барабана в сторону выгрузочного отверстия; реверсивными, выгружаемыми в результате обратного вращения, что обеспечивает движение материала в сторону выгрузочного отверстия; с вводным лотком, по которому смесь выгружается из барабана.

47. Технология строительства цементобетонных покрытий и оснований комплектами машин ДС-100 (ДС-110) со скользящей опалубкой

дорожный строительный асфальтобетонный армирование

Чистовую профилировку основания следует производить на ширину, обеспечивающую движение ходовой части бетоноукладочных машин. Перед профилировкой верха земляного полотна необходимо установить две копирные струны, предназначенные для автоматической системы задания вертикальных отметок (обеспечения ровности).

Разбивку линий установки копирных струн в плане выполняют с одной стороны при помощи теодолита, а с другой по шаблону. По проектным отметкам копирные струны устанавливают при помощи нивелира. Отклонение в плане не более ± 0,5 м . Расстояние между кронштейнами должно быть не более 15 метров на прямых участках, и не более 6 метров на криволинейных. Длина участка с установленными копирными струнами должна быть не менее сменной производительности комплекса машин.

Высота основных боковых форм (скользящей опалубки) и опалубки кромкообразователя должна быть на 5 мм меньше толщины укладываемого покрытия.

При нормальной работе бетоноукладчика необходимо обеспечить сплошность поверхности уплотнённого бетона и образование равномерных валиков бетонной смеси высотой 15 - 25 см перед первичным и не более 8 - 15 см перед вторичным качающимися брусьями.

В процессе бетонирования глубинные вибраторы бетоноукладчика полностью погружают в бетонную смесь. Кромкообразователь настраивают с учётом деформаций свежеуложенного бетона после прохода бетоноукладчика. Расстояние между боковыми формами кромкообразователя устанавливают на 2 - 4 см меньше проектной ширины покрытия. Край кромкообразователя приподнимают на 1 - 3 см выше поверхности покрытия.

Деревянную прокладку шва расширения обрезают с обоих концов на 15 см для обеспечения прохода распределителя. При работе без распределителя прокладку обрезают с обоих концов на 2 - 3 см.