Основы строительства, технологии, эксплуатации и содержания автодорог

Распределение эмульсии и щебня может производиться раздельно и синхронно. При раздельном распределении первоначально эмульсию разливают в количестве 30 % нормы и рассыпают 70 % нормы щебня. Сразу после этого разливают остальное количество эмульсии (70 %) и распределяют оставшийся щебень. Щебнераспределитель должен двигаться как можно ближе к автогудронатору и рассыпать щебень перед собой. Уплотнение (самоходные катки на пневмоходу или с обрезиненными вальцами совершают 4-5 проходов со скоростью до 5 км/ч) начинается с момента начала распада эмульсии и заканчивается в момент его окончания. При синхронном распределении эмульсия и щебень попадают на покрытие с интервалом времени не более 1 с. При таких условиях эмульсия успевает до начала распада заполнить поры покрытия и щебня и тем самым создать благоприятные условия для последующего уплотнения поверхностной обработки. Синхронное распределение осуществляется с помощью битумо-щебнераспределителей.

Поверхностная обработка с использованием литых эмульсионно-минеральных смесей. Эмульсионно-минеральные смеси литой консистенции (ЛЭМС) состоят из минеральных материалов (щебня, песка, минерального порошка), водного раствора поверхностно-активных веществ (ПАВ) и катионной битумной эмульсии. Минеральная часть ЛЭМС подбирается по принципу плотных и включает для щебёночных смесей щебень фракции 5-10 или 5-15 мм, дроблёный или смесь дроблёного и природного песков фракции 0-5 мм и органоминеральный порошок. Массовая доля битума с эмульгатором в катионных эмульсиях класса ЭБК-2 и ЭБК-3 должна составлять 50-55 %. Расход битумной эмульсии в пересчёте на битум составляет 7-9 %. Количество ПАВ в водном растворе зависит от его вида (четвертичные соли аммония - 0,1-0,6 %, адгезионная битумная присадка БП-3 - 0,5-1,0 % к массе воды). Расход воды предварительного смачивания составляет ориентировочно 5-12 % массы минеральных материалов. Его уточняют в лаборатории и корректируют на месте приготовления ЛЭМС с учётом влажности минеральных материалов и их температуры. Время распада эмульсии в ЛЭМС должно составлять от 40 до 120 с. Распад эмульсии должен произойти немедленно после распределения смеси на поверхности покрытия. Приготовление и распределение ЛЭМС осуществляется специальной однопроходной машиной. Толщина укладываемого слоя: для песчаной ЛЭМС - 5-10 мм, для щебёночной - 10-15 мм. По предварительно очищенному и обработанному водой покрытию распределяют ЛЭМС при непрерывном движении машины. Уплотнение ЛЭМС не требуется. Движение транспорта можно открывать через 2-3 ч после окончания работ с ограничением скорости до 40 км/ч в течение 1-2 суток.

Поверхностная обработка с использованием битумных шламов. Битумные шламы являются разновидностью эмульсионно-минеральных смесей литой консистенции и состоят из минеральных материалов (щебня, песка, минерального порошка), битумной пасты и воды. Так как битумные пасты распадаются и твердеют по мере испарения из них воды, то применение битумных шламов возможно только в сухую погоду. В зависимости от зернового состава битумные шламы подразделяются на песчаные (п) и щебёночные (щ); крупно- (А - щебня размером до 25 мм более 40 %), средне- (Б - щебня размером до 25 мм от 20 до 40 %) и мелкозернистые (В - щебня размером до 15 мм менее 20 %); I и II марки. Тот или иной вид шлама рекомендуется использовать на дорогах разных категорий в зависимости от условий движения транспорта.

Время высыхания смесей должно быть не более 2 ч. Перед укладкой битумного шлама покрытие очищают от пыли и грязи, при значительном количестве трещин их прочищают. В зависимости от состояния покрытия его предварительную обработку проводят по-разному: плотные покрытия увлажняют (1-2 л/м2); пористые покрытия и все виды покрытий при производстве работ в осеннее время подгрунтовывают битумной пастой или эмульсией (не менее 60 % воды из расчёта 0,2 л битума на 1 м2); покрытия с недостатком органического вяжущего и на основе минеральных вяжущих обрабатывают путём распределения слоя пасты исходя из нормы расхода битума 0,4-0,8 л/м2. Ориентировочный расход песчаных шламов составляет 5-15 кг/м2, щебёночных - 10-30 кг/м2. Меньшие значения относятся к смесям с меньшими размерами зёрен минерального материала. Уложенную полосу ограждают от наезда транспортных средств. При достижении влажности смеси 6-8 % по слою допускается движение транспортных средств или его уплотняют самоходными катками на пневмошинах массой 8-10 т (3 прохода по одному следу). Скорость движения транспорта ограничивают: в течение первых суток до 30 км/ч, затем - до 40 км/ч до тех пор, пока слой не сформируется настолько, чтобы зёрна минерального материала не вырывались из слоя. Для полного уплотнения слоя требуется 20-30 суток. оборудование для регенерации старых покрытий

Возможны иные способы устройства поверхностной обработки, например из песчано-резино-битумных смесей и смесей с применением комплексных вяжущих.

Устройство тонкослойных покрытий из литых эмульсионно-минеральных смесей по способу сларрисил. Устройство тонкослойных холодных покрытий с применением литых эмульсионно-минеральных смесей (ЛЭМС) позволяет восстановить утраченные свойства покрытия в процессе его эксплуатации. В качестве вяжущего в ЛЭМС применяют катионные эмульсии прямого типа классов ЭБК-2 и ЭБК-3 с содержанием битума 60-65 %. Минеральная часть ЛЭМС для устройства тонкослойных холодных покрытий подбирается по типу плотных и может состоять из смесей фракций 0-3 мм, 0-5 мм, 0-8 мм, 0-11 мм. Следует использовать щебёночные отсевы из трудношлифуемых горных пород марки не ниже 1000. Крупные фракции должны быть преимущественно кубовидной формы. Содержание фракции менее 0,0071 мм должно быть от 5 до 15 %. Для регулирования времени распада эмульсии применяют цемент марки не ниже 400. Содержание свободной извести в цементе не ограничивается, а его расход составляет до 2 % от массы каменных материалов. Скорость распада эмульсии регулируют с помощью аддитивных добавок, вид которых подбирается в лаборатории (например, 10 %-ный водный раствор сульфата аммония в количестве от 0,24 до 0,36 л/м2). Их расход зависит от температуры воздуха и может меняться в течение смены. Для обеспечения лучшего сцепления вяжущего с каменными материалами и снижения расхода аддитивных добавок применяют гашеную известь с расходом до 1,5 % от массы каменных материалов. Техническая вода должна иметь жёсткость не менее 6 мг-экв/л. Производство работ по устройству тонкослойных покрытий из ЛЭМС разрешается при температуре воздуха не ниже 5°С. Процесс строительства включает операции: очистку и подготовку покрытия; устройство тонкослойного покрытия из ЛЭМС (включая загрузку укладывающих машин); уход и регулирование движения по свежеуложенному слою. Подготовка покрытия заключается в проведении подгрунтовки эмульсией с расходом 0,4-0,6 л/м2 в зависимости от степени изношенности покрытия. Расчётный расход эмульсии принят 0,5 л/м2. К устройству покрытия необходимо приступать непосредственно после полного распада эмульсии, нанесенной на покрытие при подгрунтовке. Минимальный срок ожидания после подгрунтовки - 30 минут. В процессе укладки ЛЭМС необходимо контролировать процесс распада эмульсии и консистенцию смеси путём изменения количества воды и раствора аддитивной добавки. Расход других компонентов не меняется. Необходимо следить и за точностью дозировки минеральных компонентов. Расход эмульсии устанавливается строго по расчёту. Количество воды зависит от погоды: в холодную погоду её меньше, в жаркую - больше. Расход воды при введении непосредственно в смесь составляет в среднем 12 % от массы каменных материалов. Непосредственно перед укладкой ЛЭМС производится увлажнение покрытия дороги. Увеличение температуры ЛЭМС ускоряет процесс распада эмульсии. Поэтому температура воздуха должна измеряться ежечасно (особенно в жаркие дни), чтобы уточнять величину аддитивной добавки. Слой покрытия сразу после укладки должен иметь тёмно-коричневый цвет. Через 30-60 минут покрытие становится черного цвета. Открытие движения по свежеуложенному покрытию из ЛЭМС разрешается не менее чем через 1 ч после укладки, когда автомобили не оставляют на нём следов. В холодную погоду этот срок увеличивается. В дождь движение автомобилей не разрешается. После открытия движения скорость автомобилей ограничивается до 40 км/ч на период от 2 до 8 часов. В случае дождя движение по участку дороги с ограниченной скоростью продлевается как минимум на 2 часа после окончания дождя.

Регенерация покрытий и нежёстких дорожных одежд оборудование для регенерации старых покрытий

Методы горячей регенерации на месте, на дороге и методы горячего ресайклинга (Регенерация - восстановление утерянных свойств материала; ресайклинг или рециклинг - повторное использование материала.). Различают 4 основных метода этой группы: выравнивание и восстановление формы покрытия без добавления новой смеси; с добавлением новой смеси, но без перемешивания; с добавлением новой смеси и с перемешиванием; с добавлением новой смеси и её перемешиванием со старой и с одновременной укладкой нового слоя асфальтобетона. Первые два метода на автомобильных дорогах практически не применяются.

В любом способе горячей регенерации одной из основных операций является разогрев старого асфальтобетонного покрытия. Задача состоит в том, чтобы плавно разогреть обрабатываемый слой асфальтобетона до температуры его переработки и при этом не перегреть вяжущее, которое при высокой температуре ухудшает свои свойства за счёт испарения лёгких фракций и выгорает, если нагрев превышает температуру вспышки вяжущего, равную 180-220°С для вязких и 45-110°С для жидких битумов. Температура переработки асфальтобетона на вязких битумах колеблется от 100 до 150°С, редко до 180-200°С.

Нагрев асфальтобетонного покрытия осуществляется при помощи газовых горелок инфракрасного излучения, объединенных в блоки или панели разогревателя. Сразу после полного включения панелей горелок, которые расположены над поверхностью покрытия на высоте не менее 5 см, инфракрасные разогреватели асфальта, идёт быстрое нагревание верхнего слоя асфальтобетона, от которого тепло передаётся вниз.

Теплообмен в слое протекает неравномерно. Вначале поверхность нагревается быстрее, чем нижние слои. К моменту рыхления верхние слои остывают, но нижние за счёт теплопроводности аккумулированного тепла продолжают набирать температуру. Это обеспечивает при перемешивании среднюю стабильную температуру 80-100°С.

Как правило, разогрев асфальта производится при медленном движении блока горелок в две или три ступени. Сначала разогрев асфальта производят самоходным асфальторазогревателем для предварительного разогрева асфальта до температуры поверхности 90-100°С, затем в одну или две ступени окончательного разогрева асфальта до требуемой температуры.

Длина каждой панели или блока горелок определяется в зависимости от скорости движения инфракрасного разогревателя и допустимой максимальной продолжительности непрерывного нагрева асфальтобетона. При скорости движения разогревателя 2 м/мин и продолжительности нагрева 2,5 мин длина панели инфракрасных горелок составляет 5 м. При большей скорости движения длина панели увеличивается.

Глубину рыхления, которую разогревают до рабочей температуры, принимают не менее толщины слоя регенерации, которая зависит от крупности зёрен щебня или песка в асфальтобетоне, но не менее:

- 20 мм для песчаных смесей;

- 25 мм для щебёночных смесей с зёрнами размером до 15 мм;

- 35 мм для щебёночных смесей с зёрнами размером до 20 мм.

Обычно глубину разогрева принимают от 30 до 60 мм в зависимости от толщины верхнего слоя асфальтобетона и максимальной глубины рыхления, которую может обеспечить термосмеситель.

Выравнивание и восстановление формы покрытия с добавлением новой смеси и её перемешивание со старой. Этот метод называется термопрофилированием, или Remix, а машины для его реализации называют Remixer. Из всех методов горячей регенерации метод термопрофилирования и машины ремиксеры разных фирм и модификаций получили наибольшее распространение.

Метод термопрофилирования применяют в том случае, когда существующее покрытие имеет много дефектов в виде трещин, колей, сетки трещин, а также когда необходимо усилить старое покрытие. устранение колейности Для этого к снятому и разрыхлённому материалу старого покрытия добавляют новый материал в количестве 25-50 кг/м2 при ремонте без усиления и до 150 кг/м2 при ремонте с усилением.

Для подбора состава добавляемой смеси с учётом свойств старого асфальтобетона из покрытия отбирают пробы (керны), изучают состав старой асфальтобетонной смеси, проектируют требуемый состав с учетом условий движения и эксплуатации дороги. Назначают вид и состав добавляемой асфальтовой смеси так, чтобы после ее перемешивания со старой смесью получить асфальтобетон с требуемыми свойствами. Старый и новый материал перемешивают в мешалке, получают однородную смесь, которую укладывают в виде одного слоя покрытия. Глубина фрезерования старого покрытия может достигать 50-60 мм.

Метод позволяет скорректировать зерновой состав старого асфальтобетона, устранить последствия старения битума, повысить шероховатость покрытия и обеспечить хорошую связь между регенерированным слоем и старым покрытием.

Технологический процесс метода термопрофилирования включает в себя следующие основные операции.

- подготовительные работы, к которым относят ограждение места производства работ, подготовку машины и оборудования для инфракрасного нагрева асфальта, разметку участка, загрузку новой смеси в приёмный бункер для хранения асфальта и др.;

- предварительный и окончательный разогрев существующего покрытия;

- рыхление асфальтобетона или фрезерование разуплотнение старого покрытия и подачу снятого материала в смеситель;

- подачу нового асфальтобетона и перемешивание его со старым;

- распределение и предварительное уплотнение асфальтобетонной смеси;

- окончательное уплотнение слоя покрытия используя виброкаток.

Оборудование для выполнения этих операций состоит из трёх панелей горелок инфракрасного излучения для предварительного разогрева асфальтобетона, смонтированных на отдельном шасси (разогреватель асфальта типа КМ 4-48 ), и термосмесителя типа КМ 8000, в состав которого входят несколько блоков (панелей) нагревательных газовых горелок, ёмкости для сжатого газа, приемный бункер для новой асфальтобетонной смеси, рыхлитель-фреза, шнековый питатель для подачи нового материала в смеситель, мешалка (смеситель) принудительного действия, шнековый разравниватель и планирующий отвал, вибробрус для предварительного уплотнения и др. Современные ремиксеры при необходимости могут выполнять все виды горячей регенерации на дороге.

Работы начинают после очистки покрытия от пыли и грязи. Разогрев асфальтового покрытия производят ступенчато. Вначале в течение 6-7 мин производят предварительный прогрев покрытия. Затем при рабочей скорости 1,2-1,3 м/мин прогревают покрытие в течение 10-20 мин в зависимости от температуры воздуха. После этого выходят на стационарный режим движения 2,5-3 м/мин, температуры нагрева 110-120°С. Минимальная продолжительность нагрева Тм при высоте нагревателя над поверхностью покрытия 50 мм для слоя толщиной 40 мм зависит от температуры воздуха tв:

tв,°C 10 20 30 40

Тм, мин 8,8 8 6,9 5,9

После разогрева асфальтобетона верхний слой покрытия фрезеруется и полученный гранулят подаётся в смеситель, куда вводится новая горячая смесь, которая перемешивается с гранулятом, укладывается и уплотняется виброкатком.

Важно отметить, что укладка смеси ведется на горячее основание, что улучшает процесс слияния верхнего и нижнего слоев асфальтобетона в единый монолит. В результате за один проход получается новое, более прочное покрытие, устраняются колеи, ликвидируются трещины и неровности. Тем не менее обычно на слой регенерированного асфальтобетона укладывают защитный слой или дополнительный тонкий слой нового асфальтобетона. устранение колейности

Разновидностью метода термосмешения является метод термопластификации. Он состоит в том, что в процессе фрезерования или перемешивания кроме новой смеси добавляют ещё и пластификатор в количестве 0,1-0,6 % от массы смеси, который улучшает свойства битума в старой асфальтобетонной смеси. При этом во многих случаях нет необходимости добавлять новый материал, поскольку хорошо восстанавливаются свойства старого материала. Термопластификацию осуществляют обычным ремиксером, оснастив его узлом для введения пластификатора. Толщина обновляемого слоя до 50 мм.

В качестве пластификатора используют масла нефтяного происхождения с содержанием ароматических углеводоров не менее 25 % по массе. Можно также применять экстракты селективной очистки масляных фракций нефти, зелёное масло и др.

Дальнейшим развитием метод инфракрасной регенерации с добавлением новой смеси и её перемешиванием является так называемый метод ремикс-плюс, который состоит в том, что на слой регенерированного асфальтобетона сразу той же машиной укладывается дополнительный слой усиления, или защитный слой из новой смеси. Для этого термосмеситель оборудуется дополнительным распределительным шнеком, расположенным за первым шнеком. Окончательное уплотнение первого и второго слоев производится одновременно, сначала лёгким вибрационным катком с выключенным вибратором или гладковальцевым катком массой 6-8 т, затем продолжают вибрационным катком с включенным вибратором и пневмоколёсным катком массой 16-20 т. Завершают уплотнение тяжёлым гладковальцевым катком.

Существенное отличие этой технологии в том, что разогрев асфальтобетонного покрытия производится не горелками инфракрасного излучения, а нагретым до 600°С воздухом, который обтекает поверхность покрытия, нагнетается в поры асфальтобетона под давлением, создаваемым компрессором и вакуумированием (откачиванием) воздуха.

Подогрев воздуха может производиться сжиганием газа или дизельного топлива. Разогревающее устройство в виде герметически замкнутого прямоугольника (коробки) плотно прижимается к поверхности покрытия. В пространство между покрытием и разогревателем с одной стороны накачивается горячий воздух, а с другой стороны он отсасывается вакуумным насосом. Откаченный горячий воздух снова поступает в компрессор и так постоянно циркулирует. Это способствует многократному снижению потерь тепловой энергии при разогреве асфальтобетонного покрытия по сравнению с разогревом горелками инфракрасного излучения, полностью исключает выгорание битума и пережог смеси, а также выделение выбросов газа, дыма и пыли в атмосферу. Ширина обрабатываемой полосы может изменяться в диапазоне 3,3-4,0 м, глубина разогрева до 50 мм, скорость движения комплекта от 5 до 7 м/мин. За одну смену комплект обрабатывает полосу длиной около 3 км. Общая длина комплекта в работе составляет 75 м. Эффективность работы этого комплекта особенно высока при больших объёмах.

Комбинированные способы горячей регенерации состоят в том, что асфальтобетон старого покрытия снимается горячей фрезой, отправляется на стационарный асфальтобетонный завод, где он перерабатывается горячим способом с добавлением к старому асфальтобетону битума и около 60 % новых материалов. Полученная смесь в горячем состоянии укладывается в покрытие на той дороге, где была получена старая смесь, или на другой ремонтируемой дороге.

Методы холодной регенерации включают в себя снятие и размельчение материала слоев асфальтобетонного или цементобетонного покрытия, их обработку органическим или минеральным вяжущим с добавлением или без добавления новых минеральных материалов, укладку и уплотнение асфальтобетона. Методы рециклинга чаще применяют при реконструкции дорог и поэтому в данной работе рассмотрены только кратко. Одной из основных технологических операций холодной регенерации являются снятие и размельчение материалов слоев существующей дорожной одежды. Эти операции обычно производят с помощью холодных фрез.

Для большинства асфальтобетонных покрытий, за исключением случая, когда заполнитель имеет очень низкую прочность, зубья планировщика разрушают старое дорожное покрытие по линиям асфальтовяжущего вещества. При этом гранулометрический состав исходной смеси изменяется очень мало и снятые куски и щебёнки асфальтобетона обычно покрыты вяжущим, что позволяет использовать их для приготовления новой смеси с минимальным расходом битума или битумной эмульсии.

Холодным фрезерованием можно снимать старое покрытие послойно и тем самым отделять материал верхнего слоя из мелкозернистого асфальтобетона от материала нижнего слоя из крупнозернистого асфальтобетона с последующей укладкой в соответствующие слои дорожной одежды. Холодное фрезерование дорожного покрытия применяют для снятия старого покрытия с трещинами, чтобы предупредить их выход на новое покрытие при усилении дорожной одежды; для восстановления поперечного профиля дорожной одежды и устранения колей, устранение выбоин и других деформаций; увеличения вертикального габарита путепровода над дорогой; уменьшения собственного веса дорожной одежды на мостах и путепроводах; сохранения высоты бордюров и отметок водосборных, водоотводящих и дренажных систем в населённых пунктах, на городских улицах и в других случаях. устранение колейности

Глубина фрезерования зависит главным образом от состояния покрытия. Чаще всего одним проходом фрезерной машины снимают верхний слой, а на нижний слой укладывают новое покрытие из одного или нескольких слоев.

Способы холодной регенерации, или ресайклинг, отличаются между собой материалом, используемым для укрепления гранулята: органическим, минеральным или комплексным. Полученный при холодном фрезеровании гранулят может быть повторно использован без переработки или с переработкой на месте в передвижной установке или на стационарном заводе с добавлением или без добавления минерального материла (щебня).

При необходимости улучшить гранулометрический состав смеси или усилить дорожную одежду к полученному грануляту добавляют необходимое количество щебня. В этом случае работа выполняется в такой последовательности:

- на очищенное старое покрытие вывозится и автогрейдером распределяется слой щебня;

- машиной для холодного фрезерования снимается старое покрытие и полученный гранулят перемешивается в самой машине со щебнем. В момент перемешивания смеси добавляется вода для смачивания щебёнок и битумная эмульсия в необходимом количестве;

- смесь окончательно разравнивается автогрейдером и уплотняется.

На уложенный слой укладывается защитный слой асфальтобетона или слой нового покрытия из асфальтобетона. оборудование для регенерации старых покрытий устранение колейности

Холодный ресайклинг с применением в качестве вяжущего цемента обычно используется для устройства основания из гранулята, полученного при фрезеровании старого асфальтобетонного покрытия. При этом добавка цемента составляет 3-5 % от массы гранулята. Для достижения оптимальной влажности одновременно добавляется необходимое количество воды.

Обработанная смесь разравнивается и уплотняется.

После набора прочности уложенной смеси устраивается новый слой асфальтобетонного покрытия или защитный слой асфальтобетона.

Метод холодного ресайклинга асфальтобетонного покрытия может быть использован при применении комплексного вяжущего, состоящего из битумной эмульсии и цемента. В результате получается асфальтогранулобетон (АГБ).

АГБ-смесь приготавливают в смесительной установке с принудительным перемешиванием в холодном состоянии асфальтобетонного гранулята с добавками: щебня фракций 5-25 мм (если необходимо), цемента, катионной битумной эмульсии и воды смачивания, если влажность гранулята ниже 1 %. Добавки в гранулят вводят в таком порядке: щебень, вода смачивания, эмульсия, цемент.

При приготовлении АГБ-смеси может быть использован гранулят, полученный как при послойном, так и однопроходном фрезеровании существующего покрытия на глубину 14-30 см. Однако кривая гранулометрического состава гранулята должна иметь плавное очертание и вписываться в границы составов для пористых и высокопористых смесей. Зёрен щебня фракций крупнее 5 мм должно быть не менее 35-40 %. В противном случае к грануляту добавляют щебень.

Ориентировочная доля отдельных компонентов по массе гранулята составляет: битумной эмульсии - 2-4 %; портландцемента - 2-5 %; воды - 4-6%.

Смесь укладывается на подготовленное основание при температуре воздуха не ниже 0 и уплотняется сначала виброплитой, а затем звеном катков (виброкаток). После испарения влаги (примерно через 2 ч после окончания уплотнения) можно открывать движение автотранспорта с ограничением скорости до 40 км/ч. Через 4-5 часов можно укладывать следующий слой асфальтобетона, который выполняет роль защитного слоя и слоя износа. Вся технология может быть реализована в двух вариантах:

а) ведущая машина - фрезеровальная машина. В этом случае перемешивание и укладка смеси производятся в передвижном смесителе;

б) ведущая машина - фрезеровально-смешивающая машина, которая выполняет все операции по фрезерованию, перемешиванию, укладке и предварительному уплотнению смеси.

Методы холодно-горячей регенерации (комбинированные методы) можно разделить на две группы:

а) переработка старого асфальтобетона на месте (на дороге) в передвижных смесительных установках;

б) переработка старого асфальтобетона на стационарных асфальтобетонных заводах.

Технология холодно-горячей регенерации с переработкой старого асфальтобетона на месте в передвижной смесительной установке может быть реализована с использованием специального комплекта машин. Основной машиной этого комплекта является передвижная асфальтосмесительная установка с сушильным барабаном.

Размещено на Allbest.ru