Температурный режим и другие простые правила как залог успеха при строительстве дорожных одежд

 

Ключевые слова: температура,асфальтобетон, дорожная одежда, укладка, транспортирование.

 

Казалось бы, усложнение конструкции транспортных сооружений, применение новых строительных материалов и технологий транспортного строительства, рост интенсивности движения и нагрузок требуют все новых и более существенных затрат в процессе дорожного строительства [1,2,3,4,5].

Но практика дорожного строительства показывает, что не исчерпан, а порою по разным причинам и игнорируется простой принцип — соблюдение технологии на всех ключевых этапах этого весьма дорогого и многообразного процесса. Для того, чтобы упростить разговор, но при этом учесть все многообразие факторов влияющих на качество конечного продукта, а в совокупности эти факторы иногда приводят к преждевременным отказам и разрушениям дорожной конструкции, становятся причинами аварий и катастроф на автомобильных дорогах, автор постарался предложить вариант неких технологических Правил на основных этапах дорожного строительства, обратив особое внимание на соблюдение температурного режима применения строительных материалов.

Следует отметить, впрочем, что эти Правила, не есть, что-то абсолютно новое. Просто они изложены в разных нормативных документах, порою их «смыслы размыты», а некоторые просто-напросто трактуются исполнителями работ по-разному.

Это и побудило автора свести воедино некий набор «железобетонных» правил, простое соблюдение которых уже и будет залогом успеха в достижении качества дорожного строительства при устройстве слоев из асфальтобетона.

Транспортирование смеси и подготовительные работы.

Во избежание налипания асфальтобетонной смеси к днищу кузова его необходимо смазывать веществами, не влияющими на качество смеси.

Для смазки кузова нельзя использовать дизельное топливо, соляровое масло или топочный мазут. В случае применения одного из этих веществ может произойти изменение характеристик транспортируемой смеси. [1,6]

Перед загрузкой смеси в самосвал со дна кузова удаляют весь мусор, оставшийся от предыдущей поездки. После того, как кузов будет очищен, его следует обработать специальным раствором, предотвращающим прилипание смеси к его внутренней поверхности. В качестве таких веществ, применяют материалы, не содержащие нефть: известковую суспензию; мыльный раствор; сульфитно-спиртовую барду.

Температура горячей асфальтобетонной смеси по прибытии на место укладки должна быть не ниже 120°С. Для ориентировочных расчетов можно считать, что смесь остывает на 1°С при перевозке на каждый километр пути или на 20°С за каждый час пути. Исходя из опыта в сухую жаркую погоду, горячую плотную смесь можно перевозить на расстояние до 40...50 км, а в прохладную — до 20...30 км. [2]

Что бы достичь требуемых температурных условий работы с асфальтобетонной смесью, необходимо осуществлять транспортирование смеси только в специально оборудованных автомобилях (высокие борта, большая емкость кузова, оборудование тентом и т. д.), и равномерно распределять смесь по кузову автомобиля при загрузке.

 

Основание, на которое укладывается асфальтобетонная смесь, должно быть принято в установленном порядке, очищено от посторонних предметов, грязи и пыли. [3,6,7,8,9,10]

Перед укладкой смеси (за 1–6 ч) необходимо провести обработку поверхности нижнего слоя битумной или битумно-полимерной эмульсией, жидким или вязким битумом, нагретым до требуемой температуры.

Рис. 1. Нарушение

 

Рис. 2. Норма

 

Норму расхода материалов, л/м, следует устанавливать:

          при обработке битумом основания — равной 0,5–0,8, нижнего слоя асфальтобетонного покрытия — 0,2–0,3;

          при обработке 60 %-ной эмульсией основания — 0,6–0,9, нижнего слоя асфальтобетонного покрытия — 0,3–0,4.

Подготовительные работы при укладке асфальтобетонной смеси:

          закрытие участка дороги для движения транспорта за 1 сутки до начала работ (если позволяют условия);

          устройство объезда вне проезжей части длиной на 2...3 захватки нижнего слоя (если позволяют условия);

          разбивка оси и кромок проезжей части;

          проверка основания на ровность и плотность проходом тяжелого катка вдоль участка дороги;

          натяжка копирной струны параллельно оси проезжей части по столбикам высотой 20...30 см, устанавливаемым через 10...15 м на расстоянии 0,25 м от кромки покрытия;

          очистка основания поливомоечной машиной (из расчета 5 л/м2 воды);

          сушка основания под воздействием солнечной радиации;

          смазка поперечного шва жидким битумом;

          проверка работоспособности укладчика на холостом ходу, смазка трущихся деталей, соприкасающихся с горячей смесью;

          установка выглаживающей плиты по ширине полосы укладки и высоте проектного слоя асфальтобетона. Трамбующий брус должен быть установлен ниже низа выглаживающей плиты на величину амплитуды колебания;

          проверка высотного положения шнека и трамбующего бруса. Нижняя кромка шнека должна быть установлена на высоте 0,5 проектной толщины слоя над основанием (нижним слоем покрытия);

          прогрев выглаживающей плиты в течение 10...15 минут;

          заправка катков водой;

          подготовка шанцевого инструмента к работе.

 

Таблица 1

Вероятные недостатки	Причины их возникновения	Способы их устранения или предотвращения
Холодная смесь, покрытая коркой	Превышено допустимое время возки	Доходчиво и пояснительно пояснить
Смесь дымится (синий дымок над смесью)	Смесь нагрета свыше 180 ºС	Сообщить на АБЗ о необходимости отрегулировать температурный режим. Смесь для верхнего слоя применять нельзя.
Смесь дымится (серый цвет).	Смазка кузова мазутом.	Запретить смазку кузова мазутом.
Глянцевая пленка на поверхности смеси в кузове автомобиля.	Недостаточное перемешивание смеси. Расслоение смеси при перевозке.	Сообщить на АБЗ о том, чтобы перемешивание смеси довели до нормы.
Комья трудно разбиваются, смесь горячая.	Недостаточное перемешивание или применен влажный минеральный порошок.	Сообщить на АБЗ о том, чтобы перемешивание смеси довели до нормы.

 

Для повышения однородности смеси при разгрузке и в отдельных случаях при выполнении работ в тоннелях и т. п. рекомендуется применять перегружатели асфальтобетонной смеси. [1,4,11,12,13]

Рис. 3. Перегружатели асфальтобетонной смеси

 

В процессе выгрузки из автомобиля асфальтобетонной смеси асфальтоукладчик продвигает автомобиль впереди себя до тех пор, пока он полностью не освободится от смеси.

При выгрузке необходимо следить за тем, чтобы смесь не просыпалась на нижележащий слой. Просыпавшуюся смесь следует убрать лопатами. В случае непродолжительных перерывов в доставке смеси последнюю не рекомендуется полностью вырабатывать из бункера асфальтоукладчика во избежание остывания питателя и затвердения на нем смеси. В этом случае бункер с оставшейся смесью закрывают до возобновления приема новой порции смеси.

При этом необходимо путем регулирования угла наклона кузова автомобиля обеспечивать равномерную загрузку приемного бункера асфальтоукладчика.

Укладка асфальтобетонной смеси.

Минимально допустимая температура смесей при укладке зависит от толщины слоя, вязкости битума и температуры воздуха.

Работы по строительству дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей следует производить в сухую погоду при температуре воздуха не ниже +5°С весной и не ниже +10°С осенью.

Устройство слоев дорожной одежды в зимнее время разрешается только по земляному полотну, полностью законченному и принятому до наступления отрицательных температур, за исключением строительства в условиях вечной мерзлоты и при строительстве в две стадии. Асфальтобетонная смесь должна укладываться на чистое, сухое, не промёрзшее основание.

Толщина устраиваемого слоя асфальтобетона над прослойкой из геосинтетических материалов должна быть не менее 5 см. [1,4,14,15,]

Производить работы с использованием горячих асфальтобетонных смесей в интервале температур воздуха +5 °С -10 °С следует при соблюдении следующих требований:

          толщина устраиваемого слоя должна быть не менее 4 см;

          смеси должны быть с ПАВ, с активированными минеральными порошками или специальными добавками;

          устраивать следует нижний слой двухслойного асфальтобетонного покрытия;

          верхний слой необходимо устраивать только с сохранением или обеспечением температуры нижнего слоя не менее 20 °С;

          нижний слой асфальтобетонного покрытия следует устраивать из плотных асфальтобетонных смесей, если слой остается не перекрытым зимой или весной;

          верхний слой следует устраивать в сухую погоду при температуре окружающего воздуха не ниже 5°С.

Укладку холодных асфальтобетонных смесей следует заканчивать ориентировочно за 15 дней до начала периода осенних дождей.

При длительных перерывах в работе (более 30 мин) или в конце смены асфальтоукладчик должен быть освобожден от асфальтобетонной смеси. Асфальтоукладчик, при этом, должен выдвигаться вперёд, чтобы обеспечить возможность уплотнения всей уложенной смеси до её остывания.

Распределение асфальтобетонной смеси производится асфальтоукладчиками. Количество смеси, подаваемое в шнековую камеру, должно быть постоянным, насколько это возможно. Оптимальной считается такая глубина материала в шнековой камере, при которой уровень смеси доходит до середины шнекового вала.

Толщина слоя из горячих асфальтобетонных смесей укладываемых асфальтоукладчиками с трамбующим брусом и пассивной выглаживающей плитой, должна быть больше проектной на 15...20 %, при использовании асфальтоукладчика с трамбующим брусом и виброплитой — на 10... 15 %, а при укладке автогрейдером или ручной укладке на 25–30 %.

При укладке холодной асфальтобетонной смеси из штабеля асфальтоукладчиком (с выключенными уплотняющими рабочими органами) и при укладке автогрейдером или вручную толщина слоя должна быть на 60–70 % выше проектной.

Ширину полосы укладки смеси назначают кратной ширине покрытия. Толщина слоя смеси регулируется выглаживающей плитой укладчика. Скорость укладки смеси типа А, Б, пористого и высокопористого асфальтобетона с содержанием щебня более 40 % должна быть 2...3 м/мин. Смеси типа В, Г, Д, с содержанием щебня менее 40 % укладываются со скоростью 4...5 м/мин. [1,2,4,16,17]

Большое значение для качественной укладки смеси имеет монолитность продольных и поперечных швов. При двух укладчиках монолитность продольного шва достигается тем, что они работают уступом на удалении друг от друга 25...50 м. В этом случае в процессе укатки первой полосы вальцы катка не должны приближаться более чем на 10 см к кромке полосы сопряжения. Вторая полоса укладки смеси дополнительно прогревает кромку первой полосы и сохраняет температуру смеси на стыке более 100 °С.

Чтобы иметь успех, процесс укладки должен кончаться следующим:

          высокая ровность поверхности и правильный уклон должны удовлетворять проекту дороги с обеспечением безопасности и комфортабельности проезда и предотвращения ударных нагрузок, вызываемых неровностями поверхности;

          правильный поперечный уклон для обеспечения водоотвода, виражей;

          одинаковая толщина слоя и однородная степень уплотнения, чтобы добиться однородного качества и несущей способности на всем протяжении.

Уплотнение асфальтобетонной смеси.

Уплотнение асфальтобетонной смеси основная технологическая операция, которая предопределяет физико-механические свойства покрытия. Недостаточное уплотнение асфальтобетонного покрытия — одна из основных причин его разрушения.

Рис. 4. Дорожный каток

 

В процессе уплотнения необходимо соблюдать следующие правила: [1,2]

          как можно раньше начинать уплотнение. Это правило действительно и при использовании тяжелых катков, которые следуют непосредственно за финишером, при этом созданная финишером ровность не должна нарушаться;

          приводной валец катка должен быть расположен параллельно уплотняющему брусу финишера, во избежание образования волн и трещин на устроенном с помощью финишера слое. Но в то же время на участках с большим продольным уклоном при устройстве дорожного покрытия в направлении вверх, приводной валец необходимо устанавливать в направлении вниз, и наоборот, чтобы высокие усилия сдвига приводного вальца не повреждали уже уплотненный финишером слой. При использовании современных катков с обоими приводными вальцами этой проблемы не существует;

          каток должен двигаться параллельно оси дороги со скоростью 2...3км/ч., гладковальцовые катки в статическом режиме, в вибрационном — 3...4км/ч., и катки комбинированного действия в статическом режиме — 3...4км/ч, вибрационном -5...6км/ч, пневмоколесный — 6...11км/ч.;

          на проезжей части с продольным уклоном более 30 %, уплотнение следует производить снизу-вверх;

          при первых проходах гладковальцовых катков во избежание волн и трещин ведущие вальцы должны быть впереди;

          во время уплотнения катки должны быть в непрерывном и равномерном движении;

          для предупреждения налипания смеси валец и шины катка смачивают водой (они должны быть влажными, но не сырыми). Экономия воды достигается за счет увлажнения вальцов с определенными интервалами и использования специальной добавки, уменьшающей испарение воды (водой, водным 1 % раствором отходов мыловаренной промышленности или смесью воды с керосином 1:1) и прогревать во избежание налипания на них смеси;

          запрещается останавливать катки или резко менять направление движения на неуплотненном и неостывшем слое. Каток должен двигаться плавно, не допуская реверса. Использование электроники для управления скоростью движения (Speed Соntrol) улучшает процесс уплотнения;

          проезд катка с одной полосы на другую должен осуществляться только на ранее уплотненной захватке;

          виброуплотнение проводить только в процессе движения катка. Включать и отключать вибрацию необходимо за пределами уплотняемой полосы на двигающемся катке. При остановке или маневрировании катка необходимо отключать вибрацию. Маневрировать катком следует только на уплотненном участке, чтобы избежать деформаций от давления;

          никогда не следует останавливать каток на еще не остывшей асфальтобетонной смеси;

          для исключения образования волны каждый последующий след катка должен быть смещен в направлении уплотнения относительно предыдущего на величину, примерно равную диаметру вальца или пневмоколес.

Укатку уплотняющей машиной следует производить с перекрытием следа минимум на 15 см. При этом необходимо следить за тем, чтобы каждая укатываемая полоса была обработана катком одинаковое количество раз.

Коэффициенты уплотнения должны быть не ниже:

          0,99 — для высокоплотного асфальтобетона из горячих смесей, плотного горячего асфальтобетона типов А и Б;

          0,98 — для плотного асфальтобетона из горячих смесей типов В, Г и Д, пористого и высокопористого асфальтобетона;

          0,96 — для асфальтобетона из холодных смесей. [1,4]

Каток всегда должен возвращаться по той же полосе на уже остывший участок покрытия и только там производить маневрирование. Уплотнение начинают от кромки (если есть краевая полоса). Если ее нет, то с каждого края оставляют неуплотненную полосу шириной 30–40 см, чтобы не подвергать деформации еще горячую неуплотненную смесь. Такие полосы затем лучше уплотнять катком, оборудованным устройством для уплотнения кромок или пневмоколесным катком. При ступенчатом движении финишера во время укладки смеси уплотнение выполняют, начиная с внешнего края к середине, полосу шириной 30–40 см оставляют в середине неуплотненной. Ее уплотняют на заключительном этапе, чтобы достичь соединения обеих полос укладки.

Ширина укладки разделена па полосы укатки, число полос зависит от ширины вальца и ширины укладки. Ширина вальца должна быть связана с шириной укладки для того, чтобы, например, три параллельные полосы укатки были достаточны, чтобы перекрыть всю ширину укладки.

Переход с одной полосы па другую должен производиться на ранее уплотненной поверхности, чтобы избежать следов на поверхности слоя. Кроме того, вибрационный каток никогда не должен останавливаться на горячей смеси.

При использовании вибрационного катка-тандема при следующей простой схеме работы, достигается однородное уплотнение по всей поверхности укатки.

В первую очередь должны быть уплотнены все швы, сначала поперечные, а затем продольные. Схема состоит из параллельных полос укатки, разделенных на зоны укатки длиной 30–50 м. Фактическая длина зоны определяется скоростью укладчика и временем, в течение которого можно производить укатку до остывания.

Первая полоса начинается у крайней кромки асфальтобетонного покрытия. Проходы производятся вперед-назад по одной и той же полосе. Изменение полосы должно всегда производиться в ранее уплотненной зоне, чтобы избежать появления следов на слое.

Как правило, каток должен держаться как можно ближе к укладчику. При всех схемах укатки необходимо сохранять постоянную длину зоны укатки. Для ориентирования полезными являются вехи и конуса.

Схема укатки, состоящая из трех параллельных полос укатки, делится на зоны, обычно длиной 30–50 метров. В каждой зоне каток совершает требуемое число проходов вперед и назад.

Однако каток может начинать работать в следующей зоне до того, как он закончит работу на предыдущей. В этом случае проходы катка (расстояние, которое каток проходит от места, в котором он изменяет направление позади укладчика, до места изменения направления в конце полосы) перекрывают обе зоны. Практической трудности поддержания постоянной длины прохода можно избежать, если катки оборудованы соответствующими измерительными инструментами (приборами) для определения длины прохода. Для традиционных статических трехколесных катков схема укатки более сложная, так как два задних вальца имеют заметно более высокую линейную нагрузку, чем передний валец. На практике укатка трехвальцовыми статическими катками часто приводит к более высоким плотностям в середине полосы, чем вдоль краев.

Заключение

Конечно, представленные в сконцентрированном виде правила не охватывают весь спектр требований к описываемому технологическому процессу. В первую очередь рассматриваемые технологии должны учитывать требуемые температурные режимы работы с дорожно- строительным материалом. Но важным является уже то, что даже простое соблюдение представленных Правил, без дополнительных затрат и денежных «вливаний», без трат на разработку новых технологий и материалов, просто позволит достигать качества на каждом конкретном участке дорожного строительства. Кроме того, это позволит исключить сотни мелких отдельных сбоев и тысячи их комбинаций в совокупности приводящих к преждевременным отказам и разрушениям дорожной конструкции, и становящихся причинами аварий и катастроф на автомобильных дорогах.

 

Литература:

 

1.      СП 78.13330.2012. Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03–85. / Минрегион. России. — М.: 2013. — 82 с.
2.      Лазарев Ю. Г., Обоснование деформационных характеристик укрепленных материалов дорожной одежды на участках построечных дорог. / Ю. Г. Лазарев, П. А. Петухов, Е. Н. Зарецкая// Вестник гражданских инженеров. 2015. № 4 (51). С. 140–146.
3.      Технический регламент таможенного союза. ТР ТС 014/2011, Безопасность автомобильных дорог: Утв. Решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011г. № 827: 2012. — 30 с.
4.      Лазарев Ю. Г., Собко Г. И. Реконструкция автомобильных дорог: учебное пособие. СПб. СПбГАСУ. 2013. 93 с.
5.      Новик А. Н., Изыскания и проектирование транспортных сооружений: учебное пособие. / Ю. Г. Лазарев, А. Н. Новик, А. А. Шибко, В. Г. Терентьев, С. А. Сидоров, С. А. Уколов, В. А. Трепалин// СПб. ВАТТ. 2008. 392 с.
6.      Новик А. Н., Строительство автомобильных дорог и аэродромов: учебное пособие. / Ю. Г. Лазарев, А. Н. Новик, А. А. Шибко, С. В. Алексеев, Н. В. Ворончихин, А. Т. Змеев, С. А. Уколов, В. А. Трепалин, С. В. Дахин, В. Т. Колесников, Д. Л. Симонов // СПб. ВАТТ. 2013. 528 с.
7.      Лазарев Ю. Г., Основы совершенствования транспортной инфраструктуры / Ю. Г. Лазарев, Е. Б. Синицына // Технико-технологические проблемы сервиса. 2013. № 2(24). C. 92–93.
8.      Ватин Н. И., Альбом технических решений по применению теплоизоляционных решений из пенополиуретана торговой марки «SPU-INSULATION» в строительстве жилых, общественных и промышленных зданий/ Н. И. Ватин, В. З. Величкин, А. С. Горшков, И. И. Пестряков, А. А. Пешков, Д. В. Немова, С. С. Киски// Строительство уникальных зданий и сооружений. 2013. № 3 (8). C. 1–264.
9.      Lazarev Yu., Research of processes of improving soil properties based on complex ash cement binder /. Yu. Lazarev, G. Sobko, M. Chakir // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vols. 584–586. Pp. 1681–1686.
10. Lazarev Yu.G., Effectiveness of Soil Reinforcement Based on Complex Ash-Cement Bonder Applied Mechanics and Materials / Yu.G. Lazarev, M. F. Chakir, E. N. Syhareva, Yu.A. Ibraeva // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vols. 725–726. Pp. 208–213.
11. Ватин Н. И., Применение зол и золошлаковых отходов в строительстве / Н. И. Ватин, Д. В. Петросов, А. И. Калачев, П. В. Лехтонен // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 4. C. 16–21.
12. Лазарев Ю. Г., Громов В. А. Современные требования к обеспечению потребительских и эксплуатационных свойств автомобильных дорог // В сборнике: Инновационные технологии в мостостроении и дорожной инфраструктуре. Материалы межвузовской научно- практической конференции. 2014. С. 102–109.
13. Симонов Д. Л., Логистика сервиса ассистанс на основе формирования эффективной организационной структуры предприятий/ Ю. Г. Лазарев, Д. Л. Симонов, Ю. А. Григорьева // Технико-технологические проблемы сервиса. 2015. № 1(31). C. 70–75.
14. Петухов П. А. Состояние и актуальные задачи нетрадиционных комбинированных конструктивно-технологических решений дорожных одежд // Материалы международной научно -практической конференции «Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе». Т. 3. Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2013. С. 382–392.
15. Ермошин Н. А., Управление техническими рисками при проектировании и строительстве автомобильных дорог. / Н. А. Ермошин, Ю. Г. Лазарев, Ю. А. Ибраева, Е. Б. Синицына // Евразийский союз ученых. ООО «Международный Образовательный Центр» (Москва), 2014. № 6–3. С. 73–77.
16. Лазарев Ю. Г., Транспортная инфраструктура (автомобильные дороги): монография. Германия, LAP LAMBERT. 2015. 173 с.
17. Ермошин Н. А., Экономико- математические методы в дорожном строительстве. Практикум: учебное пособие. СПб. СПбГАСУ. 2012. 95 с