4. Дорожные одежды с применением минеральных вяжущих материалов

Устройство оснований. Минеральные вяжущие материалы при устройстве слоев оснований используют для обработки грунтов и местных зернистых минеральных материалов: гравия, гравийно-песчаных и щебеночных смесей.

Повысить физико-механические свойства пылеватых, суглинистых и глинистых грунтов можно также путем обработки грунта известью. Для этой цели применяют негашеную известь, размолотую в порошок, или же гашеную известь в виде пушонки и известкового молока.

Цемент и известь, применяемые для обработки грунтов, изменяют их структуру и придают им повышенную и необратимую прочность и связность, в переменных условиях увлажнения. Грунт, обработанный цементом, называют цементогрунтом. Грунты, обрабатываемые известью, называют известково-грунтовыми смесями.

Не допускается обрабатывать таким способом грунты, содержащие легкорастворимые соли в количестве более 2÷4% и гумус более 6%. Укрепление чистых песков, особенно одномерных по зерновому составу, вследствие повышенного расхода вяжущего является экономически нецелесообразным. При укреплении тяжелых суглинков и глин расход вяжущих также увеличивается и, кроме того, значительно усложняется технологический процесс по размельчению грунта и перемешиванию его с вяжущим материалом. Более высокая прочность и долговечность смесей с минимальным содержанием вяжущих получается при обработке грунтов оптимального гранулометрического состава. Поэтому в грунты неоптимального состава перед обработкой вяжущими следует вносить гранулометрические добавки в количествах, обеспечивающих получение оптимальной грунтовой смеси.

При обработке цементом кислых и засоленных грунтов в них следует предварительно вводить поверхностно-активные и другие химические вещества (известь, хлористый кальций, хлорное железо), нейтрализующие отрицательные свойства этих грунтов и повышающие эффективность обработки цементом. Качество грунтовых смесей, обработанных минеральными вяжущими, зависит от типа грунта, вида и качества вяжущего и определяется при подборе состава смесей в лаборатории перед началом строительства. Контроль за качеством смесей ведут в период самого строительства.

Обрабатывать грунты и другие минеральные материалы неорганическими вяжущими можно двумя способами: смешиванием на дороге в передвижных однопроходных грунтосмесителыных машинах или с помощью дорожных фрез типа Д-530 и других машин простейшего типа.

Большее применение в дорожной практике получил первый способ ввиду его универсальности и возможности использования грунта, из которого возведено земляное полотно, взятого непосредственно на дороге.

Второй способ обеспечивает более высокое качество перемешивания минерального материала с вяжущим, но применяется он, в основном, для обработки щебеночных, гравийных или гравийно-песчаных смесей оптимального состава.

Технологический процесс устройства слоев оснований из грунтов и других минеральных материалов, обрабатываемых минеральными вяжущими, складывается из следующих видов работ: приготовления смеси, разравнивания и уплотнения готовой смеси, ухода за покрытием в процессе твердения.

Процесс приготовления смеси по способу смешения на дороге независимо от вида применяемых машин состоит из следующих основных операций: размельчения грунта; перемешивания грунта с добавками (в случае, когда предусмотрено улучшение грунта); введения цемента или извести в обрабатываемый минеральный материал, перемешивания минерального материала с вяжущим; увлажнения смеси до оптимальной влажности; окончательного перемешивания.

Уплотнение минеральной смеси, обрабатываемой цементом, должно быть закончено не позднее чем через 4÷6 ч после ее увлажнения. Если устраивают двухслойное основание, то к постройке второго слоя приступают сразу же после окончания работ по устройству первого слоя или спустя 7÷10 дней после окончания работ, когда нижний слой наберет необходимую прочность.

Цементобетонные покрытия устраивают монолитными из бетонной смеси, которую привозят к месту работ в готовом виде или готовят на месте работ, и сборными с укладкой готовых плит, изготовленных на заводах или на полигонах.

Цементобетонные покрытия монолитного типа устраивают на автомобильных дорогах I, II и III категорий. Бетонные покрытия чувствительны к деформациям основания, поэтому устраивают бетонные покрытия только на достаточно прочных и устойчивых основаниях. В качестве оснований под бетонные покрытия применяют слои грунта, укрепленные вяжущими, а также слои из крупных или среднезернистых песков, щебня, гравия, шлака и гравийно-песчаных смесей, верхняя часть которых может также обрабатываться вяжущими.

Цементобетонное покрытие на песчаном основании разрешается укладывать только на дорогах III категории и на отдельных участках дорог II категории с пониженной интенсивностью движения при благоприятных природных условиях, исключающих возможность переувлажнения основания. Основание устраивают шире цементобетонного покрытия не менее чем на 0,5 м с каждой стороны.

На участках дорог I и II категорий, на которых возможны просадочные явления монолитные бетонные покрытия армируют по всей ширине сварной сеткой.

Для предотвращения образования в покрытии трещин предусматривают продольные деформационные швы. Поперечные швы устраивают двух видов: швы сжатия и швы расширения. Швы сжатия предупреждают возникновение трещин в плитах от действия растягивающих напряжений, возникающих от усадки бетона, неравномерной осадки основания и понижения температуры покрытия. Швы расширения обеспечивают продольную устойчивость бетонного покрытия при действии сжимающих напряжений, возникающих при нагреве плиты в летний период.

Технологический процесс устройства монолитных цементобетонных покрытий состоит из следующих основных операций: подготовки основания с устройством выравнивающего слоя; установки рельсформ, установки прокладок и арматуры для образования швов расширения; приготовления и транспортирования бетонной смеси к месту работ; укладки цементобетонной смеси в покрытие; уплотнения бетонной смеси и отделки поверхности покрытия; нарезки швов в покрытии; ухода за бетоном в процессе твердения.

Уход за свежеуложенным бетоном заключается в нанесении на его поверхность пленкообразующих веществ, которые образуют на поверхности бетона паро- и водонепроницаемые пленки, препятствуют испарению воды из бетона и предохраняют его от высыхания на период твердения.

Сборные покрытия автомобильных дорог устраивают из отдельных плит, изготовляемых на заводах или полигонах. Сборные покрытия, как обладающие повышенной прочностью, можно применять на автомобильных дорогах I, II и III технической категории, а также при строительстве городских, промышленных и временных дорог. Сборные конструкции можно использовать для устройства дорожных оснований. Основными технико-экономическими преимуществами сборных конструкций дорожных покрытий и оснований являются почти полная индустриализация строительства, возможность круглогодичного выполнения работ на трассе, готовность сборных конструкций к немедленной эксплуатации после окончания монтажа и возможность повторного использования их после разборки проезжей части.

Недостатки: большое количество стыков (швов), ухудшающих ровность покрытия; конструктивная недоработка сопряжений плит в местах стыков и повышенный расход арматуры по сравнению с монолитными бетонными покрытиями, неравномерное опирание плит по основанию, приводящее к местным перенапряжениям и разрушениям плит; несовершенство применяемого оборудования при монтажных работах на трассе, более высокая строительная стоимость сборных плит по сравнению с монолитными конструкциями. Наибольшее применение получили сборные плиты, изготовляемые из бетона и железобетона с обычной и преднапряженной арматурой. Сборные плиты можно также изготовлять из силикатного бетона, полученного автоклавным способом, из смеси извести и местных песков, шлакового литья с использованием шлакового расплава на металлургических заводах и битумоминеральных смесей, в том числе асфальтового бетона.