Содержание и ремонт автомобильных дорог. В 2 ч. Ч. 2. Технология и организация дорожных работ

Однослойная поверхностная обработка основана на нанесении слоя вяжущего и распределении по этому слою щебня. Она применяется для создания шероховатой поверхности и слоя износа на дорожных одеждах достаточно высокой прочности, включает наименьшее количество операций, требует минимального расхода материалов; требуемый эффект достигается в большинстве случаев. Единственный недостаток этого способа использование его только на дорогах с небольшой интенсивностью движения.

Расклинивающая однослойная с двойной рассыпкой щебня по-

верхностная обработка основана на распределении первого слоя щебня в количестве 90 % и последующем распределении второго слоя щебня более мелких фракций, выполняющего функции расклинивания. Этот способ рекомендуется применять на дорогах со значительными транспортными потоками и при больших скоростях.

Двухслойная поверхностная обработка заключается в дву-

кратном повторении одиночной обработки. Этот способ целесообразно применять на дорогах, в покрытиях которых недостаточное количество битума («тощие»), недостаточная прочность при наличии сетки трещин, ямочности и колейности и значительные транспортные нагрузки.

Поверхностная обработка типа «сэндвич» заключается в ук-

ладке первого слоя щебня непосредственно на покрытие (без подгрунтовки), а затем устройстве типовой поверхностной обработки. Этот способ используется на покрытиях, для которых характерен избыток вяжущего, а также на дорогах местного значения при наличии неровностей и недостаточной прочности покрытия.

Главным показателем, определяющим требования к поверхностной обработке, является ожидаемая интенсивность движения. Погружение частиц щебня в основание происходит под влиянием тяжелых автомобилей, поэтому при проектировании поверхностной обработки им нужно уделять главное внимание. До начала проектирования определяется твердость покрытия, на котором должна быть произведена поверхностная обработка, с целью определения соответствующего размера щебня (это особенно важно для покрытий с избытком вяжущего). Определение твердости покрытия проводится на характерном участке дороги в наружной колее каждой полосы движения.

139

Состояние покрытия является очень важным для принятия наиболее подходящего способа поверхностной обработки. Важно, чтобы на начальном этапе, пока щебень не погрузился в основание, количество вяжущего было соответствующим: покрытия, более насыщенные вяжущим, требуют меньше вяжущего, чем «тощие».

Увеличение количества горизонтальных и вертикальных кривых на дороге приводит к появлению дополнительных горизонтальных сил, передаваемых колесами на покрытие. Такие дополнительные силы появляются также во время торможения, ускорения и поворотов автомобилей на пересечениях дорог. Напряжения от этих сил имеют дополнительное влияние на устойчивость и долговечность покрытия.

Затенение дороги имеет второстепенное значение, но все же оказывает влияние на твердость покрытия. Участки покрытия, затененные деревьями, домами, путепроводами, а также в туннелях, являются более холодными и твердыми, чем участки на открытой местности. В связи с этим на затененных участках требуется больший расход вяжущего для поверхностной обработки.

Определяющую роль в технологии производства дорожных работ играют машины, которые должны быть в хорошем рабочем состоянии, и материалы. Их выбор должен осуществляться в следующей последовательности:

1)материалы вяжущее, щебень, ПАВ;

2)состав структура, грансостав, дозировка;

3)машины гудронаторы, распределители щебня, уплотняющие машины, щетки.

Для устройства поверхностной обработки используются вяжущие (битумы нефтеперерабатывающих заводов Беларуси; битумные эмульсии, производимые на эмульсионных заводах дорожной отрасли) и каменные материалы (щебень).

К материалам для устройства поверхностных слоев покрытий предъявляются особые требования. Они должны обеспечивать высокую износостойкость покрытия, обладать необходимой адгезией, иметь требуемые светотехнические качества, быть устойчивыми по отношению к климатическим воздействиям и вписываться в сани- тарно-гигиенические нормы. Адгезионные свойства вяжущих материалов проверяются с помощью прибора ПС-2. Принципиальная схема испытания приведена на рис. 2.18.

140

Рис. 2.18. Схема испытания адгезионных свойств вяжущих материалов: 1 – пластинка; 2 – подготовленное для испытания вяжущее;

3 – навеска щебня; 4 пластинка с моделью поверхностной обработки; 5 – испытательная установка

Для устройства подгрунтовочного слоя применяются жидкие битумы или битумные эмульсии с остаточным расходом битума 250…300 г/м2. Верхние (выравнивающие) слои устраиваются из горячих асфальтобетонных смесей, заполнители и вяжущие для которых подбираются с учетом действующих государственных стандартов. Проведенные в последние годы в БНТУ исследования позволили углубить представления о физико-химических процессах, протекающих на границах минеральных и органических компонентов дорожной конструкции, обосновать выбор наиболее важных функциональных групп, наличие которых в веществах способствует образованию высоких адгезионных свойств материалов. Рассмотрен механизм действия поверхностно-активных веществ, изменяющих молекулярно-повер- хностные свойства битумов в сторону увеличения их адгезии и когезии; установлено влияние низких температур на напряжения, возникающие в органическом материале, структура которого в данном температурном режиме характеризуется конденсационно-кристаллиза- ционными свойствами; предложен ряд новых поверхностно-активных добавок и способов модификации битумов, позволяющих повысить их долговечность, изменить физико-механическиесвойства.

К числу битумов, используемых для поверхностной обработки, относятся БД90/130, БД130/200 и другие, соответствующие СТБ1062-97. Это, как правило, быстрораспадающиеся эмульсии марок ЭБК-Б-65 и ЭБК-Б-70.

141

Для поверхностных обработок применяется щебень узких фракций из твердых горных пород. РУП «Центр» разработало высокопроизводительное дробильное оборудование для получения кубовидного щебня фракций 2…4, 4…6,3, 6,3…10 и 10…14 мм, качество которого полностью соответствует требованиям стандартов. Тем самым снята проблема обеспечения дорожных организаций требуемыми для поверхностной обработки минеральными материалами.

В республике налажено производство автогудронаторов и щебнераспределителей; некоторые машины импортируются из других государств (рис. 2.19).

Поверхностной обработкой можно считать также технологии «Сларри Сил», «Савалко», «Секмер» и др., которые позволяют восстанавливать верхний слой дорожного покрытия, используя органоминеральные композиции различных составов.

Поверхностная обработка является сезонной технологией не только из-за плохих погодных условий в зимний период, но и потому, что ее надежность зависит от степени погружения щебня в покрытие до наступления холодов. Если щебень не погрузился на достаточную глубину в покрытие, он может быть оторван колесами автомобилей. Частичным решением этой проблемы можно считать применение вяжущего, модифицированного полимерами.

Поверхностная обработка должна производиться в период:

1)с 1 мая по 30 сентября с использовании битума обычного, разжиженного или модифицированного полимерами;

2)с 1 июня по 31 августа с использованием битумных эмульсий. В связи с тем, что погода каждый год имеет свои особенности,

сроки производства поверхностной обработки могут быть увеличены или сокращены. Следует принимать во внимание, что все вяжущие не переносят экстремальных погодных условий. Эмульсии распадаются медленней при холодной, дождливой погоде и повышенной влажности воздуха. Рекомендуется использовать эмульсии с удлиненным сроком распада (индекс распада 100 г/100 г эмульсии).

При влажности воздуха более 80 % распад эмульсии настолько удлиняется, что возникает необходимость применения ускорителей распада. Дождь может влиять на сохранение вяжущего, главным образом, на этапе начального созревания.

142

а)

б)

Рис. 2.19. Поверхностная обработка асфальтобетонного покрытия: а – автогудронатором «Дорвектор»; б – машиной WEIX 624

143

При очень высокой температуре разжиженные битумы могут стать сверхтекучими. Если возможно понижение температуры покрытия в период выполнения работ ниже 15 С, разжиженный битум должен быть использован со щебнем, обладающим высокой адгезионной способностью.

Разные виды поверхностной обработки могут использоваться как меры содержания дорог с достаточной несущей способностью, соответственно заранее отремонтированных. В зависимости от ряда параметров выбираются соответствующие способы производства работ и материалы. Поверхностные обработки могут быть использованы как на асфальтобетонных, так и на цементобетонных покрытиях. Не рекомендуется устраивать их на податливых покрытиях, особенно на покрытиях из литых асфальтов. Основным ограничением этой технологии являются неблагоприятные погодные условия – температуры ниже 5…10 С и дождь.

Технология поверхностной обработки зависит также от вида используемых машин. На рис. 2.13 и 2.17 приведены технологические схемы одиночной и двойной поверхностной обработки при использовании комбинированных и специализированных машин различных конструкций.

Работы по поверхностной обработке дорожных покрытий требуют строгого соблюдения утвержденных технологий. Их несоблюдение может привести к дефектам, проявляющимся на первом этапе эксплуатации и спустя некоторое время. Возможные дефекты и причины их возникновения приведены в табл. 2.1.

При использовании битумов

144

Приведенные в табл. 2.1 дефекты поверхностной обработки являются следствием ошибочного подбора вида и состава материалов, нарушения технологии производства работ и несоблюдения требований по срокам открытия дорожного движения. При учете всех этих факторов поверхностная обработка как способ повышения

145

транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог становится вполне технико-экономически оправданным инженерным решением и заслуживает дальнейшего развития с учетом новейших научных достижений в дорожной отрасли.

2.3. Устройство слоев дорожной одежды различными способами

2.3.1. Тонкие слои износа, устраиваемые холодным способом

Устройство тонких слоев износа используется как мера поддержания в требуемом эксплуатационном состоянии автомобильных дорог с асфальтобетонными и цементобетонными покрытиями. Технология устройства таких слоев («Сларри Сил») основана на приготовлении смеси минеральных материалов (щебня), воды, битумной эмульсии и добавок и укладке на месте производства работ

(рис. 2.20).

Рис. 2.20. Устройство фрикционного слоя износа в технологии «литой холодный микроасфальт»

146

Рис. 2.21. Свежеуложенный слой «Сларри Сил»

Процесс устройства тонких слоев износа холодным способом включает следующие операции. Смешение компонентов и укладка их смеси на покрытие (рис. 2.21) осуществляются одним комбайном, оборудованным емкостями для щебня, цемента, эмульсии, воды, а также дозатором, мешалкой и оборудованием для укладки (рис. 2.22). Емкость для щебня (10…15 м3) ограничивает объем выполняемых работ после загрузки комбайна. Известны машины, которые можно дозагружать щебнем в процессе работы.

Производство смеси основано на увлажнении водой и замедлителем твердения щебня с цементом в момент попадания их в мешалку, где добавляется битумная эмульсия. Материалы непрерывно перемешиваются в горизонтальном смесителе, из которого они за счет гравитации попадают в расстилающее устройство ящичного типа, состоящее из двух отсеков, снабженных червячными или лопастными конвейерами, обеспечивающими равномерное распределение минерально-эмульсионной смеси по поверхности покрытия. Резиновый фартук, размещенный в задней части устройства, обеспечивает ровность укладываемого слоя. Комбайн, укладывающий

147

слой износа, передвигается со скоростью 3…4 км/ч. Толщина слоя может быть от 0,2 до 2 см, а ширина – до 3 м. При полном созревании смеси можно приступать к укладке второго слоя. При этом следует заботиться, чтобы поперечные швы были соответствующим образом сформированы. После укладки смеси за 2…3 минуты необходимо выполнить все исправления, используя ручной инструмент.

Рис. 2.22. Машина для устройства слоя износа фирмы «Akzo Nobel»:

1 – база автомобиля; 2 – насосы для воды и эмульсии; 3 – пульт управления; 4 – контрольный пункт; 5 – гидравлический привод для подачи минерального

порошка и жидких добавок; 6 – емкость для смешивания минеральных материалов; 7 – гидравлическая система регулирования смеси; 8 – измерители потока воды и жидких компонентов; 9 – гидравлический распределитель смеси; 10 – финишер поверхности покрытия

148