Повышение качества дорожного покрытия путем применения цементобетона

Важность поставленного вопроса обусловлена существующими реалиями. За последнее десятилетие очень сильно возросло количество автомобилей, постоянно возрастают грузопотоки, скорости движения и грузоподъемности автомобилей — всё это привело к такому росту динамического воздействия на дорожную сеть страны, что на сегодняшний день она оказалась не способной соответствовать восприятию таких нагрузок. Значительная часть федеральных дорог имеет высокую степень износа и исчерпала свою пропускную способность. По данным Федерального дорожного агентства протяженность автомобильных дорог общего пользования с твердым покрытием в РФ к 2015 году составила 519 544,4 км [1]. При этом достаточно большой процент не отвечает нормативным требованиям, что касается автомобильных дорог, относящихся к Тюменской области, здесь не отвечают нормативным требованиям 43,9 % дорог, в ХМАО — 18,6 %, в ЯНАО — 14,5 %. Данную статистику наглядно можно увидеть на рисунке 1.

Рис. 1. Протяженность автомобильных дорог

На сегодняшний день перед дорожниками стоят задачи по внедрению эффективных технологий строительства и реконструкции автомобильных дорог. Создаются стратегии и программы модернизации, но ни в одном документе планирования строительства дорог не говорится о внедрении новых технических решений. Предлагаются способы улучшения асфальтобетона, который является, в основном, не жестким покрытием с низкой морозостойкостью, плохо реагирует на жару, подвержен колееобразованию, работает всего в течении 2–5 лет, особенно в условиях нарастания максимальных нагрузок на дорожное полотно и фактически дороги подлежат ремонту уже через 3–4 года. В тоже время из-за нестабильного положения в экономике, цена на битум растет вместе с ценой на нефть, одновременно растут и бюджеты на строительство. Поэтому проблема качества дорожного покрытия существует и требует решения. Одним из путей решения проблем качества в дорожном строительстве является повышение долговечности дорожных одежд путём расширения применения цементобетона [2].

Стоимость конструкций с покрытиями из цементобетона в настоящее время сопоставима со стоимостью конструкций с асфальтобетонными покрытиями. Расчет стоимости был произведен с использованием данных стоимость 1кв.м покрытия автомобильной дороги 1 технической категории (МКАД — Кашира) [3]. Расчетные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнительная стоимость 1 кв.м конструкции дорожной одежды

Так, стоимость 1 кв.м покрытия автомобильной дороги 1 технической категории (МКАД — Кашира) с цементобетонным покрытием составляет 1352,13 руб., а с асфальтобетонным покрытием — 1378,70 руб. При этом сроки службы цементобетонных покрытий в несколько раз выше, такие покрытия первые 10 -12 лет эксплуатации практически не требуют никакого ремонта, затраты на обслуживание цеметобетонных дорог значительно меньше затрат на асфальтобетонных. Высокая долговечность бетона позволяет сократить расходы на содержание и ремонт до минимума. Применяя цементобетон на современном уровне, с использованием специальных добавок, регулирующих сроки схватывания, прочность, морозостойкость, инновационных методов укладки и ухода за бетоном, с реализацией новых конструкции дорожных одежд, отвечающих современным методам можно добиться повышения качества дорожного покрытия и увеличения показателей надежности и долговечности автомобильных дорог. Помимо прямых экономических выгод от строительства, данное покрытие обеспечивает такие технико-экономические преимущества при эксплуатации дороги как:

-          Высокая прочность цементобетона и общая жесткость дорожных одежд с цементобетонными покрытиями, способными выдерживать нагрузки, намного превышающие проектные для асфальтобетона, при одинаковых условиях и требованиях;

-          Больший срок службы цементобетонного покрытия (по данным многочисленных исследований отечественной и зарубежной практики в 1,5–2 раза больше, чем у асфальтобетонного);

-          Рост прочности цементобетона во времени, что способствует поддержанию его высоких транспортно-эксплуатационных качеств без значительных ремонтов на длительные сроки, снижая, тем самым затраты на его эксплуатацию;

-          Способность цементобетонной дорожной одежды существенно облегчать работу земляного полотна при проезде тяжелых транспортных средств, когда за счет жестких плит цементобетона нагрузка распределяется равномерно, тем самым значительно снижая ее воздействие на подстилающие грунты дорожной конструкции; отсюда и долговечность конструкции в целом;

-          Стабильно высокие деформативные свойства цементобетонного покрытия при постоянных знакопеременных температурных воздействиях, что для климатических условий России особенно характерно, так как оно, в отличии от асфальтобетонного, не так восприимчиво в силу своих заданных свойств;

-          Стабильность коэффициента сцепления покрытия с колесами автомобилей в силу природных свойств материалов, из которых он состоит, слабая его зависимость от степени увлажнения покрытия;

-          Хорошая видимость покрытия в темное время суток [4].

Всё это приобретает особое значение в контексте транспортных проблем России. Но, как и любая технология, применение цементобетона для строительства дорожных покрытий имеет свои недостатки, такие как трудность ремонта, невозможность открывать движения сразу после устройства покрытия и наиболее уязвимое место бетонных покрытий — это поперечные швы. Современные технологии позволяют устранить большинство слабых мест цементобетона. Полная автоматизация основных процессов по укладке и уплотнению бетонных смесей, отделки поверхности бетона, устройству температурных швов и уходу за бетоном в период набора прочности. Это позволяет резко повысить эффективность строительных работ: улучшить ровность, увеличить производительность укладки, снизить стоимость и трудоемкость работ, увеличить срок службы дорожных одежд. Бетоноукладчики со скользящими формами за один проход машины выполняют весь комплекс работ по устройству высокопрочных покрытий. Непрерывно армированные цементобетонные покрытия привели к избавлению от температурных швов сжатия и растяжения, благодаря наличию арматуры в них образуются поперечные трещины с шагом 1,5–3,0 м и раскрытием их на поверхности до 0,2–0,4 мм. Незначительное раскрытие трещины обеспечивает передачу поперечной силы между плитами и гарантированно защищает арматуру от проникновения воды, так как на уровне арматуры трещины не раскрываются.

В России строительство и реконструкцию дорог с покрытием из цементобетона можно осуществлять исключительно за счет отечественных материалов, способствуя увеличению объемов выпуска цемента и других необходимых строительных материалов, а также увеличив число рабочих мест. Сейчас уровень производства материалов достаточен для удовлетворения всех потребностей дорожного хозяйства. По данным НИЦ «Строительство» в России производится около 70 млн. т. цемента в год. В 2013 году введен в действие ГОСТ Р 55224–2012 «Цементы для транспортного строительства».

Таким образом, достижения в области применения цементобетона в дорожном строительстве обеспечивают его высокую эффективность, при одновременном увеличении срока службы. Цементобетонные дорожные покрытия имеют высокую распределяющую способность, незначительный износ при истирании, высокий, мало зависящий от увлажнения коэффициент сцепления. Прочностные и деформативные характеристики цементобетона практически не меняются при изменении температуры, влажности и скорости нагружения. Для производства портландцемента имеются большие сырьевые ресурсы. Всё это способствует повышению показателей качества дорожного покрытия и качества автомобильных дорог в целом.

Литература:

1.         Статистическая отчетность: [Электронный ресурс] // Министерство транспорта Российской Федерации. Федеральное дорожное агентство. URL: http://rosavtodor.ru/documents/stat-otchet/. (Дата обращения: 11.09.2015).

2.         Коровяков, В. Ф. Предпосылки для развития строительства дорог с применением цементных бетонов / В. Ф. Коровяков // Технологии бетонов. -2014. — № 3. — С. 25–29

3.         Ушаков, В. В. Магистралям России — долговечные покрытия / В. В. Ушаков // Дороги Евразии. -2014. — № 1. — С. 23–25.

4.         Чучарь, В. Г. В чем преимущества дорог с цементобетонным покрытием. [Электронный ресурс], -http://www.cstroy.ru/news/858/