628

УДК 625.76 ББК 39.311 Ф 51

Рецензенты:

зам. директора ГУ «Управление дорожного хозяйства» Омской области А.Н. Бурлаков;

канд. техн. наук, доц. Е.А. Бедрин (ОАО «Омский СоюздорНИИ»)

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы».

Филатов С.Ф., Рычкова О.А.

Ф 51 Ремонт дорожных покрытий в зимних условиях гранулированными асфальтобетонными смесями: учебное пособие.–Омск:СибАДИ, 2011.- 78 С.

Приведен краткий анализ состояния вопроса по методам устранения разрушений покрытий автомобильных и городских дорог. Даны основные понятия. классификация и область применения гранулированных продуктов. Изложены теоретические основы технологии ремонта дорожных покрытий в зимних условиях гранулированными асфальтобетонными смесями.

Представлены экспериментальные исследования и производственный опыт по ремонту дорожных покрытий.

Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы», а также может быть использовано инженерами и научными работниками дорожной отрасли.

Табл. 25. Ил. 20. Библиогр.: 12 назв.

© ФГБОУ ВПО«СибАДИ», 2011

сформировать три группы методов ремонта асфальтобетонных покрытий.

1.Наиболее доступным и распространенным является метод заделки дефектных мест горячей асфальтобетонной смесью соответствующего состава (горячая технология). Однако горячая технология сильно подвержена влиянию погодных условий.

2.В меньшей степени влияние погодных условий сказывается на холодной технологии ремонта покрытий с применением битумосодержащих смесей и материалов на основе жидких битумов, разжиженных битумов и эмульсий.

3.К третьей группе методов ремонта покрытий можно отнести ремонт нетрадиционными и не очень распространенными в дорожной отрасли специальными материалами и смесями на основе специальных битумов, полимеров, полимербитумов, цементных и других вяжущих, не нашедших широкого применения по сравнению с традиционными смесями на основе битумов.

Изучение опыта ремонта асфальтобетонных покрытий при отрицательных температурах воздуха позволило выявить следующие недостатки:

1) слабо изучена и практически не применяется технология приготовления асфальтобетонных смесей в зимних условиях, отсутствуют мобильные установки для приготовления асфальтобетонных смесей в малых количествах для ямочного ремонта зимой;

2) асфальтобетонные смеси, приготовленные заранее, в теплый период года, с наступлением отрицательных температур воздуха невозможно разогреть из-за отсутствия специальных установок, а если это и производится, то кустарным способом и в минимальных объемах;

3) доставка горячей смеси даже в приспособленных для сохранения тепла транспортных средствах приводит к интенсивным теплопотерям;

4) наблюдается низкое качество и как результат малые сроки службы отремонтированных дефектных мест, связанное, прежде всего, с сильной зависимостью от погодных условий и плохой подготовкой таких мест к ремонту.

При ремонте покрытий в зимних условиях традиционными горячими асфальтобетонными смесями возникает ряд проблем.

На стадии приготовления и доставки к месту ремонта: требуются дополнительные энергозатраты для разогрева составляющих материалов при приготовлении ремонтной смеси зимой; при использовании заранее приготовленных смесей летом необходим вторичный нагрев, что приводит к ухудшению свойств битума в смеси; происходят интенсивные теплопотери смеси в процессе транспортирования к месту производства работ.

На стадии укладки: требуются дополнительные энергозатраты на разогрев дефектного места; разогрев дефектного места газовыми горелками приводит к ухудшению свойств битума в старом асфальтобетоне, что в конечном итоге отразится на междуслойном сцеплении ремонтного материала к ремонтируемой поверхности.

Чтобы избежать проблем на стадии приготовления и транспортирования, предлагается гранулировать горячую асфальтобетонную смесь, что в общем случае позволит существенно уменьшить склонность смеси к слеживанию, а следовательно, упростить хранение, транспортирование и дозирование, повысив сыпучесть.

Процесс гранулирования используется в различных отраслях для приготовления: минеральных удобрений, фармацевтических препаратов, химических продуктов в технологии полимеров, сырья для металлургии и металлов, продуктов пищевой промышленности.

В дорожном строительстве используют гранулированное вяжущее (минеральный порошок + битум), полученное способом окатывания, которое в последующем вводят в разогретую крупнодисперсную минеральную часть смеси.

Процесс гранулирования асфальтобетонной смеси происходит в результате ее охлаждения при непрерывном рыхлении.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов 4 и 5 курсов, обучающихся по программе дисциплин ДС.Ф.13 «Дорожные условия, безопасность движения, эксплуатация автомобильных дорог».

Авторы выражают большую благодарность д-ру техн. наук, проф. В.Н. Шестакову и канд. техн. наук, доц. В.Д. Галдиной за сделанные конструктивные замечания и предложения.

1. КРАТКИЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПО МЕТОДАМ УСТРАНЕНИЯ РАЗРУШЕНИЙ ПОКРЫТИЙ

АВТОМОБИЛЬНЫХ И ГОРОДСКИХ ДОРОГ

1.1. Основные виды деформаций и разрушений асфальтобетонных покрытий

Основные причины образования различных деформаций и разрушений конструктивных элементов автомобильных дорог освещены в работах А.П. Васильева [1,2].

Причиной возникающих деформаций могут быть проектные ошибки и строительные недостатки, недостатки в содержании и ремонте, условия эксплуатации дорог, природно-климатические факторы. Чаще всего причиной возникновения деформаций является сочетание нескольких из перечисленных факторов, действующих одновременно.

Из внешних факторов наибольшее влияние на механизм образования деформаций и разрушения оказывают:

-нагрузки на ось автомобиля и большое давление в автомобильных шинах;

-количество повторных приложений тяжелой нагрузки при высокой интенсивности движения и короткие интервалы между этими приложениями, особенно при проходе многоосных автомобилей;

-продолжительность приложения каждой нагрузки и суммарная продолжительность при высокой плотности транспортных потоков, задержках и заторах;

-температура воздуха и солнечная радиация, под воздействием которых повышается или понижается температура покрытия и изменяются физико-механические свойства асфальтобетона, битума и битумоминеральных смесей;

-тип грунта земляного полотна и условия его увлажнения грунтовыми и поверхностными водами.

Квнутренним факторам относятся физико-механические характеристики дорожной конструкции и материалов её слоев, включая слои дорожной одежды и грунты рабочего слоя земляного полотна, а также показатели напряжённо-деформированного состояния этих слоев и материалов под действием нагрузки от колес

автомобилей и изменения водно-теплового режима.

Трещины являются наиболее распространенным видом дефектов дорожных одежд. Основной причиной образования трещин является возникновение растягивающих и изгибающих напряжений в слоях дорожной одежды, возникающих под действием нагрузки от автомобилей и температурных колебаний и особенно при совместном действии этих факторов. Трещины на покрытиях становятся заметными при ширине 0,2-1 мм и длине не менее 10 см. Более мелкие трещиныили микротрещинывизуальноне различимы.

В начальной стадии образования трещины практически не оказывают влияния на условия движения автомобилей до тех пор, пока трещинынепереходят ввыбоины.

Существует много причин образования выбоин. Одной из главных причин является недостаточная прочность дорожной одежды.

Снижение прочности дорожной одежды наблюдается в переходные периоды при водонасыщенном грунте земляного полотна. В связи с этим основной объем выбоин возникает впериодвесеннейраспутицы.

Наиболее сильное разрушающее действие на дорожное покрытие в процессе эксплуатации оказывает замораживание асфальтобетона в водонасыщенном состоянии. Вода при замерзании и превращении в лед увеличивается в объеме на 8…11 %. При этом соответственно происходит увеличение объема пор и некоторое нарушение структуры асфальтобетона. Вследствие уменьшения объема воды при переходе в жидкое состояние происходит дополнительное насыщение ею пор, а при последующем замораживании – очередное увеличение их объема. Действие воды и мороза тем сильнее, чем больше происходит циклов замораживания и оттаивания.

Другим источником возникновения выбоин являются неровности дорожного покрытия, начиная от неровностей, допущенных при устройстве слоев дорожной одежды, когда не соблюдаются требования к ровности и однородности в процессе разравнивания и уплотнения материалов, и включая неровности в виде трещин, сдвигов и наплывов, которые возникают в процессе эксплуатации асфальтобетонных покрытий.

Опыт показывает, что каждая незаделанная выбоина увеличивается в размерах и способствует появлению новых выбоин. По мнению А.П. Васильева, невыполнение ремонта ранней весной (отсрочка его на 2-3 месяца) приводит в последующем к увеличению стоимости ремонтных работ в3-5раз.

Несвоевременность выполнения ремонта вызывает в дальнейшем существенное увеличение объема ремонтных работ и снижает безопасность движения.

1.2. Краткий анализ способов ремонта покрытий автомобильных и городских дорог

Дорожно-эксплуатационные службы ежегодно выполняют значительный объем работ по ремонту покрытий при содержании автомобильных дорог, основным видом которого является ликвидация трещин и выбоин (до2-3 % площади).

Выбоины на дорогах возникают практически круглогодично (особенно при наличии переувлажненного земляного полотна), однако устраняют их в основном в теплое время года. Важное значение приобретает своевременность и качество проведения работ по устранению разрушений на покрытии. В мировой практике при организации работ существует два подхода: 1) проводить ремонт только после того как появятся большие повреждения покрытия; 2) проводить предупредительный ремонт покрытия, осуществляя систематический надзор за состоянием покрытия. При оценке двух методов второй оказался более эффективен. Согласно требованиям СНиП 3.06.03-85 укладку асфальтобетонных смесей можно производить при температуре

асфальтобетонными смесями при неблагоприятных погодных условиях можно достигнуть повышением их качества, в частности улучшением их адгезионных свойств путем введения в битум поверхностноактивных добавок.

Продлить сезон производства работ благодаря возможности укладывать и уплотнять смеси при пониженных температурах воздуха, повысить производительность асфальтосмесителей за счет снижения температуры нагрева материалов позволяет применение полимернобитумного вяжущего на основе дивинилстирольных термоэластопластов (ДСТ). Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) получают введением в битум добавок ДСТ в количестве 2-2,5 %, предварительно растворив их в углеводородных растворителях: сольвенте, ксилоле, бензине.

При ремонте дорожных покрытий перспективными материалами являются резинобитумные мастики и пасты. Сочетая различные

исходные материалы – синтетические смолы, каучук, пластификаторы, наполнители и другие компоненты, можно получить мастики с заданными свойствами. Горячие нефтебитумные мастики готовят смешиванием расплавленных и обезвоженных нефтебитумов с различными волокнисто-пылевидными отходами.

Для проведения ремонтных работ достаточно широко применяются литые асфальтобетонные смеси, особенно в городских условиях.

Отличительной особенностью применения литых асфальтобетонных смесей является то, что их укладывают в текучем состоянии, благодаря чему они хорошо заполняют выбоины и не требуют уплотнения, в связи с чем облегчаются процессы ремонта при пониженных температурах.

ВРостовском инженерно-строительном институте предложен способ ремонта усовершенствованных облегченных типов покрытий автомобильных дорог методом обратной пропитки. Выбоины на покрытии очищают и заполняют на 1/5 глубины горячим битумом, нагретым до температуры 200-220 °С. Затем всю выбоину заполняют увлажненным каменным материалом. При взаимодействии влажного материала с горячим битумом происходит интенсивное пенообразование. Битумная пена поднимается снизу вверх (обратная пропитка), обволакивает и склеивает поверхности минеральных частиц. Приклеивание материала к ремонтируемой поверхности обеспечивается за счет ее взаимодействия

сгорячим битумом.

ВСШАдля ямочногоремонта зимой применяют асфальтобетонную смесь на мелких заполнителях (не > 12,7 мм). Смесь содержит 5,4 % битума (по массе) и разжижитель (нефтепродукт типа керосин). Для зимнего ремонта количество разжижителя в смеси составляет 2 %, летом 0,8-1%отмассысмеси.Температураприготовлениясмеси121°С.

Во Франции выбоину на покрытии частично засыпают щебнем из прочных каменных материалов и распределяют быстротвердеющее вяжущее, состоящее из смеси синтетической смолы с заполнителем, застывающее при низких температурах.

Для проведения ремонта покрытия широко применяются холодные смеси. При глубине выбоины до 3 см холодную

асфальтобетонную смесь укладывают в один слой. Расход смеси составляет 24-25 кг/м2 на каждый сантиметр толщины выбоины. Если глубина выбоин превышает 3 см, вначале ремонтируют основание и нижний слой покрытия. Проведенные исследования показали