3. Жорсткі покриття

Найпоширеніші покриття на аеродромах - жорсткі. Їх виготовляють із бетону, який утворюється внаслідок твердіння бетонної суміші. Вона починає твердіти через 1-2 год. після приготування, і за цей час має укладатися в опалубку, яка копіює зовнішню форму і розміри конструкції що зводять. Монолітні дорожні плити потребують опалубки лише по бічних гранях. Природний процес твердіння ( в монолітних конструкціях) умовно триває 28 діб до стану, коли бетон набирає проектної міцності, яку характеризує клас бетону з міцності на стискання, осьове розтягання або на розтягання при згинанні. Чим вищий клас, тим більша міцність. Термін твердіння можна скоротити до декількох годин, якщо створити умови з високими температурою й вологістю, наприклад, в пропарювальній камері для збірних плит.

Склад бетонної суміші підбирають розрахунком, який показує дозування (співвідношення) інертних, в'яжучої та води. За інертні беруть міцний щебінь (гравій) і промитий пісок, в'яжучу речовину - високомарочні (високоміцні) портландцементи. Замість щебеню можна використовувати керамзит, шлак (для легких бетонів) тощо. Складові бетонної суміші ретельно перемішують до заданої консистенції, яку характеризує осідання конуса: чим більше осідання, тим рухоміша ("рідша") суміш і більша витрата цементу. Суміш укладають з вібруванням для отримання якісного ущільнення. Доцільніше застосовувати високоміцні бетони, які зменшують товщину покриття й отже, загальну витрату матеріалів, що дає певну економію.

При згинанні в плиті виникають розтяжні напруження, проте сам бетон погано працює на розтягання. Щоб зменшити такі напруження, збільшують товщину бетонної плити, що можливо лише для невеликих навантажень і на міцному ґрунті. Краще сприймати такі напруження сталевими стрижнями - арматурою, розташованою в бетоні, перетворивши плиту в армо- або залізобетонну. Арматуру у вигляді сіток розміщують в різних рівнях по товщині плити, іноді примусово розтягаючи стрижні до бетонування спеціальними пристроями, які закріплені, наприклад, ззовні опалубки. Після твердіння бетону пристрої забирають, а стрижні, які прагнуть до початкового положення, скорочуються і попередньо, до прикладання зовнішнього навантаження, напружують бетон. Така попередньо напружена плита дає такий же прогин, як і однакових розмірів звичайна залізобетонна плита, але під значно більшим зовнішнім навантаженням, що робить її більш несучою з меншою витратою матеріалів.

Як арматуру використовують високоміцний дріт і круглі стрижні-гладкі та періодичного профілю всіх класів діаметром 10-18 мм. Міцність сталі зростає з класом арматури. Покриття зводять індустріальними методами. Бетонну суміш готують у стаціонарних бетономішалках і доставляють до місця укладання автосамоскидами. Останнім часом набирають поширення автомобільні бетонозмішувальні установки, за яких не потрібні автосамоскиди. Монолітні плити покриття бетонують механізованими бетоноукладальними комплексами.

Жорсткі покриття бувають одно- і двошарові, причому нижній шар завжди роблять з монолітного бетону (менш міцного, ніж верхній). Товщину шарів підбирають розрахунком не менше 14-16 см з конструктивно-технологічних міркувань. Монолітний шар підсилення має товщину меншу 20 см. Максимальна товщина шарів залежить від технічних можливостей бетоноукладача і здебільшого не перевищує 40 см.

Щоб збільшити надійність і довговічність жорстких покриттів укладають на міцну штучну основу з кам'яних матеріалів, ґрунтів та сумішей, часто оброблених в'яжучими матеріалами за типом нежорстких покриттів. За сприятливих гідрогеологічних умов штучну основу відсипають з ущільненого шару піску завтовшки 15 см. Поміж монолітними шарами плити і під ними укладають розділювальний прошарок з рулонних матеріалів (наприклад, пергаміну, толю, руберойду, полімерної плівки) одним або двома шарами. Їх можна замінювати шаром піскобітумної суміші, (0,5-1,0 см). Такий прошарок запобігає скріплюванню бетону з підстильним шаром, що гарантує вільний розвиток горизонтальних деформацій бетону при усадці і температурних впливах.

Під збірні плити кладуть вирівнювальний прошарок із сухої піскоцементної суміші завтовшки 2-4 см. Він не потрібен, якщо плити укладають на піщану основу.

Для забезпечення усадкових і температурних деформацій бетонного шару в ньому роблять поздовжні та поперечні деформаційні шви, які розчленовують покриття в плані на прямокутні плити. Наявність швів послабляє крайові ділянки плит. Їх підсилюють сталевими штирями, наданням шву форми шпунта, укладанням підшовних плит. У результаті частина колісного навантаження на краю передається з однієї плити на іншу, не перешкоджаючи їхнім горизонтальним деформаціям. Тонкі бетонні плити підсилюють армуванням крайових ділянок. Шви повинні бути водонепроникними. Тому їх зверху старанно заповнюють герметиками - гумобітумними, поліізобутіленовими, пороізоловими, тіоколовими іншими мастиками або спеціальними еластичними прокладками.

Бетонні плити колись були основним покриттям, бо мали прості конструкцію й технологію виготовлення. В подальшому інтерес до них зменшився через низьку опірність тріщиноутворенню при усадці, температурних змінах і під дією колісного навантаження. Такі плити мають найбільшу кількість (сумарну довжину) деформаційних швів, щ₀ знижує експлуатаційну якість плит і здорожує їх будівництво. Верхні плити мають довжину 5-7 м, а нижні -10 м. Верхні плити іноді мають ширину 3 5-3,7 м. Витрати арматурної сталі - до 4 кг/м .

Армобетонні плити армують сіткою у верхній зоні на глибині 0,33-0,5 товщини плити. Армування збільшує міцність, тріщиностійкість експлуатаційну надійність і довговічність покриття. Довжина плити досягає 10-15 м залежно від річного перепаду температури повітря, а витрати арматури - 6-8 кг/м².

Звичайні залізобетонні плити мають велику міцність і тріщиностійкість, але дуже трудомістке виготовлення з великою витратою дефіцитної сталі — до 24 кг/м . Плити армують переважно в двох ярусах. Довжина плити не перевищує 20 м. Різновидністю цих покриттів є БАБП - безперервно армовані безшовні покриття - завширшки 7 м і будь-якої довжини (3000 м і більше). Поперечні шви в них відсутні. їхні функції виконують природні тріщини, ширину розкриття яких обмежують 0,4 мм, підбираючи відповідне армування. Безшовність робить такі плити досить перспективними.

Монолітні попередньо напружені плити відносять до одного з найраціональних типів для дуже важких літаків. Витрати сталі в них скорочуються на 30-35 %, бетону— 8-17 %. З поперечних швів залишають тільки шви розширення на опорних плитах заввишки 15-20 см і завширшки 2 м.

Збірним попередньо напруженим плитам притаманні усі перелічені вище достоїнства і висока якість заводського виготовлення. Вони дозволяють монтаж в надзвичайно стислі строки, що особливо важливо за негативних температур і в тих місцях, де неможливе використання бетоноукладачів. Збірні плити можна розбирати при ремонті. Всі плити мають розміри в плані 2x6 м і різну товщину, наприклад, плита ПАГ-14 —14 см, а ПАГ-18 — 18 см. З торцевих і бічних граней плит виступають численні випуски арматури, які зварюють для суміжних плит, утворюючи безперервні шви по контурах. Багатошовність відносять до одного з недоліків цього покриття.

Нижні 0,7 товщини плити в шві заповнюють піскоцементною сумішшю, а верхню частину - герметиком. У покритті роблять поздовжні та поперечні деформаційні шви (без зварювання арматури) через кожні 12, 18 або 24 м залежно від кліматичних умов. Поздовжні деформаційні шви на ТЗПС і РД не передбачають.

В 70-і роки з'явився новий прогресивний вид покриття—фібробетонні (волокнобетонні) плити. Фібробетон відрізняється наявністю рівномірно і безладно розташованих по всьому об'єму виробу відрізків сталевого дроту завдовжки 25-35 мм і діаметром 0,2-0,3 мм. Дріт засипають у бетономішалку в процесі виготовлення бетонної суміші, запобігаючи грудкуватості відрізків, витрата сталі складає 90-150 кг/м³. Плити мають довжину 15 м і товщину 8-20 см. Вони дуже ефективні як верхній шар двошарових покриттів або шар підсилення, оскільки мають збільшену тріщиностійкість й опірність динамічним навантаженням та стиранню.