1.10 Конструкції цементобетонных покриттів

1.10.1 Класифікація цементобетонных покриттів і їх порівняльна характеристика

Дорожній одяг з конструктивними шарами з цементобетона відносять до жорсткого типу. Конструкції жорстких покриттів і підстав прийнято класифікувати:

- за технологією будівництва - монолітні, збірні, збірно-монолітні;

- числу шарів - одно- і двошарові;

- наявності і виду арматури - неармовані, армовані (армо-залізобетонні, безперервно армовані);

- виду бетону - з важкого бетону, легкого бетону (керамзито-, термо-, термолитобетона);

- розташовує в дорожньому одязі - в покритті, в підставі; -напряженному состоянию- звичайні, попередньо напружені (армовані і безарматурно обжаті);

- виду цементу - на звичайному портландцементе, на напружуючому цементі;

- способу ущільнення - з вибрированного, трамбованого, литого бетону, з укочуваного худого бетону.

Дорожній одяг з монолітними цементобетонными покриттями є основним різновидом конструкцій жорсткого одягу і влаштовуються на дорогах I і II категорій.

Цементобетонниє покриття мають ряд переваг в порівнянні з покриттями інших типів:

- міцність покриття практично не залежить від змін температури і від швидкості навантаження від автомобілів, що рухаються;

- висока жорсткість на вигин, мала величина вертикальних пружних переміщень під навантаженням від автомобілів;

- висока розподіляюча здатність покриття - збільшений розмір чаші прогинання;

- високий, стабільний в часі і мало залежний від зволоження коефіцієнт зчеплення з протектором колеса автомобіля;

- незначний знос при стиранні;

- світлий колір, сприятливо що позначається на безпеці руху.

Вказані достоїнства забезпечують високу міцність (капітальна) і значний термін служби (довговічність) цементобетонных покриттів разом з надійністю їх експлуатації. Тому вони знаходять все більш широке вживання на дорогах з інтенсивним важким рухом в містах і на підходах до міст, на аеродромах, на відомчих дорогах, призначених для пропуску важких навантажень.

У ряді випадків з цементобетона будують підстави під асфальтобетонні покриття для забезпечення їх стабільності і рівності в часі.

Важливе значення для розширення будівництва цементобетонных покриттів має ту обставину, що для виробництва цементу є значно великі сировинні ресурси, ніж для виробництва бітуму.

Основними недоліками в роботі цементобетонных покриттів є:

- наявність подовжніх і поперечних температурних швів для компенсації значних температурних напруг. Присутність поперечних швів через 5-7 м погіршує умови руху автомобіля з погляду комфортності, приводить до неоднорідності дорожнього одягу по міцності, фарбуванню з часом кромок бетонних плит;

- підвищена чутливість поверхневого шару бетону до дії антигололедных солей в процесі експлуатації дороги. Вказана обставина може приводити до лущення поверхні покриття, утворення вибоїн і скорочення терміну служби.

1.10.2 Конструкція монолітного цементобетонного покриття

Поперечний профіль монолітного цементобетонного покриття представлений на малюнку 1.17.

Малюнок 1.17 — Поперечний розріз дорожнього одягу з цементобетонным покриттям: 1 - покриття; 2 - присипне узбіччя; 3 - підстава; 4 - додатковий шар підстави; 5 - земляне полотно; УП - укріпна смуга; О- узбіччя; П - проїжджа частина.

Товщина бетонних покриттів регламентується СНіП 2.05.02-85 [1] залежно від категорії дороги, інтенсивності руху автомобілів і виду підстави в діапазоні від 18 до 24 см.

Бетонні покриття можуть бути одношарові і двошарові. Двошарові покриття застосовуються з метою використовування в бетоні нижнього шару менш міцних і морозостійких місцевих кам'яних матеріалів.

Для зменшення напруг, що виникають при сезонних і добових змінах температури повітря, в цементобетонных покриттях влаштовують подовжні і поперечні шви розширення і стиснення (малюнок 1.18).

Малюнок 1.18- Схема розташовує штирів в швах покриття:

1 - шов розширення; 2 - шов стиснення при підставі з кам'яних матеріалів і з грунтів, укріплених терпкими; 3 - шов стиснення при підставі з матеріалів, не укріплених терпкими (пісок, щебінь, шлак, гравієво-піщана суміш і ін.); 4 – штирі.

Шви розширення призначають для забезпечення подовжньої стійкості покриття при нагріві влітку.

Шви стиснення влаштовують між швами розширення для попередження появи тріщин в плитах унаслідок зміни температури покриття, усадки бетону і неоднорідного осідання земляного полотна.

Подовжній шов влаштовують завжди при ширині покриття більше 4,5 м, що виключає появу в покритті подовжніх різноспрямованих тріщин.

Довжина плити l - відстань між швами стиснення, призначається залежно від товщини плити і клімату району будівництва в межах від 4 до 7 м.

Відстані між швами розширення повинні бути кратними довжині плит і встановлюються залежно від клімату, вигляду і товщини покриття і температури повітря під час укладання бетонної суміші. Вони знаходяться в діапазоні від 16 до ПО м. Конструкція шва розширення показана на малюнку 1.19.

Малюнок 1.19- Типові конструкції поперечних швів розширення:

а - на покриттях; би - перед штучними спорудами; 1 - штирі; 2 - каркас-кошик з арматури діаметром не менше 4 мм; 3 - пружна прокладка (соснова, ялинова або з інших матеріалів); 4 - мастика; 5 - бітумна обмазка; 6 - поліетиленовий ковпачок; 7 - зазор; 8 - герметизуючий матеріал або гумова прокладка; 9 - пористий легкосжимаемый матеріал (листовий полістирол).

Для запобігання корозії і виключення зчеплення з бетоном штирі в швах розширення і стиснення на довжині 30 см слідує покривати шаром 0,2-0,3 мм розплавленого бітуму.

При пристрої паза шва розширення в затверділому бетоні (для утворення рівної тріщини, яка служить маяком для нарізки шва) верх прокладки зрізають на клин і встановлюють на 10-12 мм нижче майбутньої поверхні покриття.

При будівництві покриттів машинами з ковзаючими формами допускається не закладати шви розширення, якщо товщина покриттів 22-24 см, а інтервал температур під час бетонування від +10 до +25 °З і вище. Одночасно з цим повинні бути дотримані наступні умови: підстава побудована з фунтів, укріплених неорганічними терпкими; узбіччя - з монолітних матеріалів або бетонних плит.

В швах стиснення покриття розрізають на глибину не менше 1/4 товщини. Нижче цьому прорізу в подальшому формується тріщина.

Шви стиснення можуть відрізнятися один від одного геометричними параметрами пазів, залежно від способу пристрою шва (малюнок 1.20)

Малюнок 1.20 - Конструкція поперечних швів стиснення

Розрізняють три види шва стиснення:

1) конструкція, влаштовувана в свіжоукладеному бетоні (малюнок 1.20, а);

2) конструкція, влаштовувана комбінованим способом шляхом закладки стрічки в свіжоукладеному бетоні з подальшою нарізкою паза в затверділому бетоні (малюнок 1.20, би);

3) конструкція двухступенчатого шва, влаштовувана в затверділому бетоні (малюнок 1.20, в).

Ширина паза шва стиснення залежить від відстані між швами і складає 8-20 мм

Конструкція подовжнього шва показана на малюнку 1.21.

Малюнок 1.21 —Конструкция подовжні шви

Штирі в подовжній шов стиснення слід встановлювати без попередньої обмазки бітумом переважно шляхом втапливания в бетонну суміш.

Пази швів заповнюють герметизуючим матеріалом, як який служать: мастики і пасти, готові еластичні прокладки.