7. Конструкции нежестких и жестких дорожных одежд.

Дорожная одежда – слоистая система, предназначенная для восприятия и перераспределения транспортной нагрузки до уровня допустимой из условия прочности грунта земляного полотна. Дорожная одежда – основной конструктивный элемент дороги и ее стоимость может составлять до 70% всей стоимости строительства.

Дорожная одежда состоит из верхнего слоя – дорожного покрытия, нижнего – дорожного основания и дополнительных слоев (рис. 15.2).

Основные требования к дорожной одежде:

1. необходимая прочность, ровность, шероховатость поверхности, беспыльность;

2. обеспечение безопасного движения;

3. экономичность, определяемая затратами на строительство, ремонт и содержание;

4. надежность, определяемая вероятностью безотказной работы.

покрытие — верхний, наиболее прочный, обычно водонепроницаемый, относительно тонкий слой одежды,хорошо сопротивляющийся истирающим, ударным и сдвигающим нагрузкам от колес а также воздействию природных факторов. Поскольку покрытие устраивают из наиболее дорогостоящих материалов, ему придают минимальную допустимую толщину. Покрытие обеспечивает необходимые эксплуатационные качества дороги (ровность поверхности, высокий коэффициент сцепления с шиной). В конструкции покрытия, помимо основного слоя, обеспечивающего необходимые качества, предусматривается запасной слой (слой износа), не входящий в расчетную толщину и подлежащий периодическому восстановлению в процессе эксплуатации дороги.

основание — несущая прочная часть одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, обработанного вяжущими материалами. Оно предназначено для передачи и распределения давления на расположенные ниже дополнительные слои одежды или на грунт земляного полотна (подстилающий грунт) и потому должны быть монолитным, устойчивым против сдвига и изгиба. Основание не подвергается непосредственному воздействию колес автомобилей, а влияние погодных факторов передается на него в несколько смягченном виде. Поэтому для его устройства можно использовать материалы меньшей прочности, чем в покрытии и в слое износа. Широкое использование для его устройства должны находить местные материалы прочные отходы промышленности, слабые каменные материалы, обработанные вяжущими.

Основание может состоять из одного или нескольких слоев. В последнем случае верхние слои основания устраивают из более прочных материалов. Изолированное при устройстве усовершенствованных покрытий от воздействия поверхностной влаги основание может увлажняться в результате перемещения влаги снизу вверх из земляного полотна в период зимнего промерзания.

дополнительные слои основания из материалов, устойчивых при увлажнении, укладывают между основанием покрытия и подстилающим грунтом земляного полотна на участках с неблагоприятными климатическими и грунтово-гидрологическими условиями. В местах, где земляное полотно сложено из пылеватых, суглинистых и глинистых грунтов, в которых могут развиваться процессы зимнего влагонакопления и пучения, вводят дополнительный слой из пористых материалов (песка, гравия или щебня), который называют дренирующим, противопучинным или морозозащитным. Такой слой предназначен для отвода избыточной воды из верхних слоев земляного полотна, осушения дорожной одежды, предотвращения значительного вспучивания покрытия и повышения прочности грунта земляного полотна;

грунт земляного полотна (подстилающий грунт, «рабочий слой» земляного полотна) тщательно уплотненные и спланированные верхние слон земляного полотна, на которые укладывают слои дорожной одежды. На подстилающий грунт передается все давление от транспортных нагрузок, поэтому он является весьма ответственным элементом конструкции дорожной одежды. Прочность дорожной одежды может быть обеспечена лишь на однородном, хорошо уплотненном, не подверженном пучению земляном полотне при обеспеченном водоотводе. Повышение сопротивления грунта земляного полотна внешним нагрузкам, его осушение и постоянство водного режима являются наиболее надежными способами увеличения прочности дорожной одежды и снижения ее стоимости.

Дорожные одежды по механическим свойствам разделяются на жесткие и нежесткие.

Жесткая дорожная одежда – дорожная одежда, работающая как плита конечных размеров на упругом основании при свободном, шарнирном или ином способе соединения плит. Жесткая дорожная одежда может быть с цементобетонным покрытием, а также с асфальтобетонным покрытием на основании из цементобетона, расчлененного деформационными швами. Покрытия жестких одежд могут быть монолитные и сборные, армированные и неармированные, предварительно напряженные и струнобетонные. Основное отличие жестких одежд заключается в наличии деформационных швов, которые устраивают с целью предотвращения образования хаотических трещин (более подробно см. ниже). В РБ наибольшее распространение получили однослойные, монолитные цементобетонные покрытия.

Жесткие дорожные одежды применены на участках автодорог Брест-Москва, подъезд к Национальному аэропорту, Минск-Витебск, Минск-Гродно и др.

Нежесткая дорожная одежда - дорожная одежда, работающая как слоистая система бесконечных в плане размеров со сплошным покрытием на упругом основании. К нежестким относят дорожные одежды с покрытием из материалов с участием органических вяжущих веществ (асфальтобетоны, дегтебетоны), комплексных органических и гидравлических вяжущих веществ (битумные эмульсии и цемент), а также с покрытием из зернистых материалов (щебень, гравий, шлаки). Отличие между нежесткими и жесткими одеждами заключается в методах расчета и в параметрах допустимых деформаций (прогибов) под колесом расчетного автомобиля. Поскольку соотношение между прочностью и модулем упругости материалов покрытия нежестких одежд значительно выше, чем жестких, толщина слоя покрытия нежесткой одежды существенно ниже (в среднем толщина асфальтобетонного покрытия составляет 10-15 см, цементобетонного- 20-26 см). Данный факт, а также лучшая ремонтоспособность покрытий нежестких дорожных одежд привели к их значительно более широкому распространению (в РБ более 90%).

Конструирование нежестких дорожных одежд состоит в назначении типа дорожной одежды, вида материала покрытия, срока службы д/о, вида и материала конструктивных слоев.

1. Покрытие может быть устроено из 1,2,3 - слоев:

Верхний слой покрытия принимают в зависимости от срока службы и уровня надежности.

Нижние слои обычно применяют из пористых, многощебенистых смесей.

Выравнивающий – из мелкозернистых или песчаных смесей.

2. Основание – 1,2-х слойное.

Верхний слой из укрепленных материалов: щебеночно-гравийных материалов, обработанных битумом, эмульсией, комплексными вяжущими, щебнем с пропиткой битумной эмульсией.

Нижний слой – из подобранных щебеночных смесей, ПГС, щебня с расклинцовкой а/б гранулятом), щебня с пропиткой цементо-песчаной смесью.

3. Подстилающий слой устраивают из ПГС или песков. Если грунт земполотна удовлетворяет требованиям, то подстилающий слой не применяется.

Выбор материалов слоев принимается путем сравнения стоимости, рассчитанной по всем критериям прочности д/о.

Конструирование жестких дорожных одежд включает следующие слои:

1. Покрытие из ц/б или др. (16-24 см).

2. Основание – из укрепленных цементом матер. (цементо-грунт, цементо-гравий, тощий бетон)

3. Технологический слой – из ПГС, ЩГС.

Песчаный подстилающий слой (дренирующий и морозозащитный)