Время после укладки горячей смеси, мин
Рис. 22.21. Изменение во времени температуры в уложенном слое горячей асфальтобетонной смеси (18 см) и в нижнем слое песчаного асфальта. Кривые характеризуют изменение температуры на глубине:
1-3 см от поверхности верхнего слоя; 2 - то же, 9 см; 3 - то же, 15 см; 4 - 3 см от поверхности нижнего слоя из песчаного асфальта; 5 - то же, 9 см; 6 - температура воздуха во время укатки.
В верхнем правом углу показан конструктивный разрез покрытия и места закладки термопар (1-5);
I - начало укатки; II - конец укатки
Опыт показал, что современные асфальтоукладчики могут укладывать за один проход слой толщиной до 25 см при ширине до 12 м. Единовременная укладка толстого слоя смеси имеет ряд преимуществ перед послойной, так как создает покрытия более высокого качества, требует меньше времени и оборудования, может осуществляться в холодную погоду и даже в дождь. Она позволяет снизить трудоемкость работ и обеспечивает интенсивное уплотнение.
Проведенные в США исследования также показали, что плотность асфальтобетона, укатываемого в толстых слоях, выше, чем в тонких. Наилучшие результаты уплотнения были получены при укатке пневмокатками с давлением при предварительном нагреве шин. Экспресс-способ определения достигаемой при укатке плотности покрытия, применяемый в США, привел к выводу, что укатка наиболее эффективна, пока температура в асфальтобетоне выше 90°С. В то же время по нормам ряда других стран уплотнение продолжается до тех пор, пока температура не снизится до 60-70°С.
В ФРГ установлено, что укладка асфальтобетонных покрытий слоями большой толщины имеет следующие преимущества: смесь можно укладывать при более низкой температуре воздуха, не опасаясь ее преждевременного охлаждения; дождь во время укладки смачивает только одну поверхность толстого слоя, а не несколько поверхностей, как это происходит при последовательной укладке нескольких слоев; исключается плохое сцепление слоев между собой из-за их загрязнения и различия в температуре; уменьшается дробление зерен.
Считается, что температура во время укладки должна быть постоянной. Уплотнение катками на пневматических шинах наиболее эффективно при температуре поверхности слоя 75-95°С. Эффективное уплотнение может быть достигнуто благодаря большему числу проходов тяжелых катков при более продолжительном сохранении температуры смеси в толстых слоях. Укладка асфальтобетонного покрытия слоем большой толщины обходится дешевле, чем многослойная укладка, поскольку отпадает необходимость в повторных операциях для каждого слоя.
Кроме устройства слоев асфальтобетона большой толщины для борьбы с отраженными трещинами могут устраиваться промежуточные слои или трещинопрерывающие прослойки (мембраны). Во многих странах этот слой называют SAMI (Stress Absorbent Membrane Interlager), промежуточный слой, поглощающий напряжения.
По своему функциональному назначению промежуточные слои делятся на армирующие, которые повышают сопротивление асфальтобетона разрыву в зоне растяжения, и снижающие, перераспределяющие и поглощающие эти напряжения. Промежуточные слои могут устраиваться из резинобитумных смесей, битумоминеральных смесей с разными добавками, из битумоминеральных смесей, усиленных сетками из искусственных материалов или из металла, или усиленных волокнами целлюлозы, пропитанной битумом и других материалов. Толщина этих слоев колеблется от 5 до 50 мм и более.
Так, например, под слой усиления из асфальтобетона толщиной 10 см и более рекомендуется устраивать промежуточный слой из щебня фракции 8-11, обработанного вяжущим, модифицированным с помощью высокополимеров, с расходом вяжущего 3-3,5 кг/м2 и щебня 8-15 кг/м2 а под слоем усиления 4 см и меньше рекомендуется уложить полипропиленовую сетку весом 140 кг/м2 с распределением модифицированного битума с расходом 1,3-1,6 кг/м2 [8].
Широкое распространение находят различные способы усиления промежуточного слоя путем укладки металлической сетки или сетки полипропилена в виде решетки из высокопрочных полимеров, применение которого позволяет более равномерно распределять нагрузку на нижележащие слои, воспринимать растягивающие напряжения и локализовать развитие трещин (рис. 22.22). Применение этого материала позволяет экономить до 25 % смеси при усилении асфальтобетонных покрытий. Аналогичные сетки выпускаются во многих странах.
Рис. 22.22. Локализация трещин в дорожной одежде при укладке решетки из синтетического материала Tensar.
а - дорожная одежда без прокладки; б - дорожная одежда с прокладкой.
1 - старое покрытие или основание; 2 - новое покрытие; 3 - дополнительный слой основания; 4 - шов или трещина в старом покрытии или основании; 5 - отраженная трещина; 6 - прокладка из материала Tensar
Имеется опыт устройства промежуточного слоя толщиной 1,5-2 см из песчаного асфальтобетона с добавкой резиновой крошки и большим количеством битума. Этот слой снижает и перераспределяет напряжения в местах появления трещин, поглощает внутренние пластические деформации, а также обеспечивает водонепроницаемость. Для приготовления такого материала используют пески непрерывного зернового состава от 0-3 до 0-6 мм. В основном применяют дробленые пески с небольшим количеством окатанного песка. В качестве вяжущего используют модифицированный полимерами битум в количестве 9-12,5 %. За счет добавления волокон увеличивается трещиностойкость этого материала.
Второй способ усиления дорожной одежды состоит в замене верхнего слоя или всех слоев покрытия с сохранением существующего основания дорожной одежды. Его применяют, если на старом покрытии много повреждений в виде сетки трещин и выбоин, связанных с существенной потерей прочности материала покрытия или его слоев. Кроме того, этот способ целесообразен в тех местах, где нельзя увеличивать толщину покрытия (например, на мостах во избежание снижения их грузоподъемности, в тоннелях или на участках под путепроводами, во избежание уменьшения габаритов по высоте). Асфальтобетонные слои снимают с помощью фрез.
Третий способ предусматривает полную замену всей дорожной одежды. Это может потребоваться при потере прочности материалов или слоев основания, необходимости строительства новых дополнительных слоев основания (дренирующего, теплоизолирующего), а также при исправлении земляного полотна. В каждом случае рекомендуется максимально использовать материал старой дорожной одежды.
При реконструкции дорог с переводом их в более высокую категорию на ряде участков дорожная одежда не может быть использована. В первую очередь, это участки, на которых в результате повышения отметок продольного профиля дорожная одежда должна быть расположена значительно выше старой, отделенной от новой слоем грунта большой толщины (рис. 22.23).
Рис. 22.23. Схема устройства дорожной одежды новой конструкции на земляном полотне, в теле которого находится старая одежда
Кроме того, при спрямлении старой дороги неизбежно остаются неиспользованными участки старой дороги в местах кривых малых радиусов и другие участки, опасные для движения.
На участках, протрассированных вне старых дорог, на новом земляном полотне устраивают новую дорожную одежду необходимой прочности и ширины в соответствии с техническими правилами строительства новых дорожных одежд. При этом дорожную одежду на оставляемых участках старых дорог обычно разбирают, а материалы ее слоев повторно используют после переработки и обогащения.