Главный материал, применяемый для обустройства дорог – асфальт. Спустя несколько лет такое покрытие нуждается в ремонте, потом его эксплуатационные свойства ежегодно восстанавливаются. Бетонное покрытие гораздо лучше асфальтового, однако применяется оно ограниченно. Этому есть свои причины, связанные с недостаточным финансирование, низким производительным уровнем, особенностями климатических условий, недостаточным количеством цемента нужных марок, рельефными участками местности. Эта технология в России особой популярностью пока не пользуется, так как дороги из асфальта обходятся значительно дешевле. Однако отметим, что постепенно стоимость данных видов полотна медленно уравнивается. Начинает вестись строительство бетонных дорог, мостов, взлетно-посадочных полос на аэродромах.
Преимущества бетонных дорог
Такие покрытия обладают определенными достоинствами:
- дорога из бетона отличается хорошей прочностью, в ремонтных работах не нуждается. Покрытие способно эксплуатироваться не менее четырех десятков лет, а для асфальта этот срок ограничен десятилетием с ежегодными ремонтами;
- автомобильная техника расходует меньшее количество горючего. Связано это с тем, что во время движения большегрузного автомобиля дорожный бетон не подвергается деформированию, от чего транспортному средству необходимо для перемещения на пятую часть топлива меньше;
- покрытие отличается устойчивостью к резким изменениям климатических условий. На него не оказывают влияния проливные дожди либо резкие перепады температурного режима;
- происходит сохранение чистоты воздуха, ведь автомобилям необходимо меньшее количество горючего, выхлопные газы которого загрязняют окружающую среду;
- природные ресурсы расходуются экономно. Для изготовления бетона необходим известняк, а для получения асфальта используется нефть.
Технология строительства
Устройство бетонных дорог включает в себя определенные этапы:
- Готовится грунтовое основание. Его укатывают для достижения нужной плотности, при необходимости – увлажняют либо просушивают.
- Организуется отведение воды, чтобы продлить эксплуатационный период полотна и придать езде безопасность.
- Устраивается подстилающий слой. Он представляет собой песчаную прослойку, толщина которой составляет до двух до четырех десятков сантиметров.
- Выполняется сборка опалубочной конструкции. Элементы ее изготавливаются из пиломатериалов, при этом учитывается высота заливки.
Если вода просачивается в грунт, дорожное покрытие постепенно разрушается.
Технология строительства сложная, и каждый этап будет рассматриваться подробно.
Структура бетонной дороги
Полотно включает в себя определенные слои:
- подстилающий – для его устройства используют щебенку, которая дренирует грунтовую воду, и песок, с чьей помощью компенсируются возникающие нагрузки;
- укрепляющий – представлен низкосортным бетоном, связывающим подсыпной слой;
- дорожное полотно – бетонная поверхность.
Конструкция бетонной дороги под тяжелые автомобили выполняется из напряженного и ненапряженного железобетона, арматурная каркасная основа в которых не дает возможности камню растрескиваться от тяжести грузовых машин.
В частных видах строительных работ или при обустройстве бетонного покрытия дорог на перенасыщенных влагой грунтах на песчаную подушку выкладывается гидроизоляционный материал, предотвращающий сильное намокание дорожного полотна, последующую за этим коррозию камней и арматуры. В качестве гидроизолирующего материала применяют обычный рубероид.
Выполнение работ
Более подробно разберемся, что собой представляет тот или иной строительный этап бетонирования автодорог.
Подготовка
Сложность представляют земляные работы, да и стоят они достаточно дорого. Их началу предшествует составление подробного проектного решения, выводы которого основаны на геологических исследованиях местности. Если есть такая возможность, то бетонирование дорог выполняют горизонтально, снимая небольшие холмы или закладывая в углубления уплотненную породу.
Если ведется строительство крупной автомобильной магистрали, то слой плодородной земли снимается в полном объеме, а для устройства бетонной дороги во дворе достаточно будет удалить от пятнадцати до двадцати сантиметров почвы.
Подготовленная основа уплотняется катками и вибрационными механизмами, отличающимися большим весом.
Данный этап считается ответственным моментом, так как от прочности основы зависит показатель жесткости и целостность дорожного покрытия, даже когда динамические нагрузки довольно интенсивны.
Во время выполнения земляных работ продумывается устройство дренажной системы, чтобы была возможность отвода грунтовой и дождевой влаги. С этой целью основу выводят в плоскости, уклонный угол которой составляет от двух до четырех градусов. По бокам дороги устанавливают желоба из бетона или устраивают откосы естественного типа, по склонам которых вода будет попадать в приемные колодцы либо уходить в грунт.
Подстилочный слой
Устраивается песчаная подушка, толщина которой равна двадцати – сорока сантиметрам. Этот элемент можно не делать, но он отлично защищает от поступающей из земли влаги, улучшает процесс дренажа. Подстилочная прослойка необходима, чтобы предотвращать размытия и вспучивания во время морозов, что приводит к образованию впадин и трещин в монолитном бетоне.
Больше всего проблем появляется на глиняных, торфяных и иных участках местности, способных удерживать в себе воду. В большинстве случаев такие слои частично удаляют, дно засыпают крупными камнями и гравием. Укатанный слой по высоте достигает тридцати сантиметров. От подобной подготовки будут зависеть расходы и время, необходимое для строительства.
Минимальное значение толщины основы зависит от вида грунта и климатических условий. Определяют ее по специальной таблице. Если слой выкладывается из различных материалов, то между ними расстилается геотекстиль.
Выравнивают слои в соответствии с запроектированными уклонами. Каменные засыпки укрепляются вяжущими материалами – цементом, гранулированным шлаком от металлургического производства, в который добавлена негашеная известь, золой теплоэлектростанций, молотым шлаком.
Опалубка
Для изготовления этой конструкции применяют доски, высота которых соответствует уровню заливки бетона для дороги. Как правило, равна она десяти – пятнадцати сантиметрам. Определяясь с ее размерами, необходимо учесть, что по краям бетона устраиваются ребра, улучшающие прочность. Толщина досок не должна быть менее 5-ти см. Каждый элемент конструкции должен покрываться специальным составом, который облегчит отсоединение от застывшего бетона.
К деревянным опалубочным щитам предъявляются требования по уровню прочности от распора их свежей бетонной массой и усилий, которые возникнут в результате трамбовки.
Если применяется тяжелая техника для строительства дорог из бетона, которой уплотняется бетон, то следует устанавливать опалубку, изготовленную из стального материала. Прослужит она значительно дольше. В основе каждого элемента заложена подошва, улучшающая устойчивость.
Опалубочные секции выставляются в одну линию, прочно фиксируются. Это особенно важно, если вибрирование бетонной массы выполняется тяжелыми механизмами. В местах, где уровень основания снижается, под опалубку льется тощий бетон, чтобы улучшить устойчивость.
Армирование
Если технологический процесс устройства бетонной дороги предполагает такой вид работ, то арматура должна представлять собой металлическую сетку, площадь ячеек в которой достигает 150 мм. кв. Такой выбор материала даст возможность избегать расширений и появления трещин в бетонной толще.
Укладка арматурной сетки выполняется в процессе заливки бетонной смеси на высоте в три – четыре сантиметра от нижнего уровня. Перед этим залитый бетон разравнивается, устилается каркасная сетка, при необходимости – фиксируется. Теперь можно продолжать работу.
Заливка
Подстилочная прослойка укрывается материалом, устойчивым к промоканию, гидроизоляцией, либо просто увлажняется. Дорожный бетон, соответствующий ГОСТу, выкладывается по толщине единым разом. Когда применяется армирование, то процесс выполняется этапами.
Бетон для дороги, марка которого отвечает всем требованиям, наносят быстро, так как он не отличается продолжительной жизнеспособностью. Добавлять воду в массу не рекомендуется, потому что ухудшатся механические свойства покрытия. Так как строительные объемы большие, к месту выполнения работ поставляют приготовленный в заводских условиях дорожный цемент. Смесь выгружают по одному кубометру и разравнивают, чтобы придать всему слою одинаковую плотность.
Оптимальный вариант укладки бетонного полотна – двумя или тремя слоями.
Уплотняется бетонная смесь специальными механизмами, представленными деревянными или металлическими брусами, на которые воздействую укрепленные на них пневмомолоты. Такое приспособление опускается в смесь, начинает перемещаться в ней. Обработав один участок, брус перемещают далее.
Если применяется армирование, то вибрационное устройство должно располагаться в пяти – семи сантиметрах выше верхнего края каркаса.
В специальной машине кроме вибрационного устройства имеется еще и разравнивающее приспособление, расположенное впереди.
Бетонный состав должен быть пластичным и достаточно подвижным, но не очень жидким, чтобы не мог оплывать, перетекая через опалубочные щиты. Все это негативно скажется на прочности покрытия.
Нарезка швов
Обязательное условие – устройство деформационных швов. Такой вид работы возможен при достижении бетоном определенного уровня прочности, составляющего 50 – 60 процентов. В таком виде полотно способно выдержать вес не только рабочего, но и специального инструмента для нарезки швов.
Таким образом компенсируется температурное расширение, которому в различной степени подвержен бетон. Сегменты дороги при сезонных изменениях не образуют трещин.
Распиловка выполняется расшивкой – специальным инструментом. Расстояния между швами определяются проектными расчетами. Как правило, для этого толщину монолитного покрытия умножают на тридцать.
Чтобы в такие швы не попадала влага, их заполняют мастикой.
Материалы для устройства полотна из бетона
М400 – универсальный бетонный состав. Прочность его позволяет выдержать нагрузки от различного колесного автотранспорта. Основу составляет портландцемент, обладающий устойчивостью к воздействию влаги. Добавляют в раствор и пластификаторы, чтобы улучшить показатели гидрофобности и прочности.
Бетонная смесь состоит из:
- цемента – 1 часть;
- щебенки – 5 частей;
- песка – 2 части.
Составы бетона и его характеристики указываются в строительном проекте.
Устройство покрытия из плит
Бетонные плиты для дороги изготавливаются следующим образом:
- Готовятся формы нужного размера, или выставляются опалубочные щиты.
- При необходимости готовится арматурный каркас, чтобы улучшить прочность плит.
- Заливка выполняется готовой бетонной смесью, желательно сразу выполнять трамбовку, чтобы удалить пузыри воздуха.
- Через некоторое время, когда бетон застынет, можно снять опалубку и дать плитам время для набора нужной прочности.
С помощью такого материала можно сделать бетонную дорогу своими руками. При соблюдении всех условий она отлично послужит вам долгое время.
Заключение
Бетонное покрытие дороги прочное, но нуждается в определенном уходе. Образовавшиеся трещины необходимо сразу заделывать, чтобы они не увеличивались в размерах. Для этого используют специальные шпатлевочные составы или бетонный раствор. Если образовался разлом, следует снять весь участок бетонного полотна.
Основным материалом для строительства дорог является асфальт. Уже через три года для них требуется ремонт, а затем ежегодное восстановление эксплуатационных свойств. Бетонная дорога значительно превосходит асфальтную по многим параметрам, но ее применение ограничено.
Причины этого следующие:
- недостаточный бюджет строительства;
- низкая производительность;
- климат;
- транспортные нагрузки;
- нехватка необходимых марок цемента;
- рельеф местности.
В США национальным достоянием являются бетонные дороги (фото ниже).
Еще в 50-х годах в Америке и на Западе поняли их преимущество и строительство пошло полным ходом.
Раньше бетонные дороги в России выкладывались из плит, езда на автомобиле напоминала движение поезда на стыках рельсов. Сейчас ее заливают на месте и покрытие получается ровным.
Для чего нужны бетонные дороги?
Бетонная дорога имеет следующие преимущества:
- легкость приготовления ;
- высокая скорость укладки;
- высокая прочность и долговечность;
- гладкая поверхность, обладающая хорошим сцеплением с шинами;
- лучшая видимость по сравнению с асфальтом из-за хорошей отражающей способности.
Бетонные дороги обладают эксплуатационными преимуществами, которые заключаются в передаче нагрузки с жесткой бетонной плиты на большую часть основания. Особенно это проявляется в весенний период. Прогиб асфальта часто происходит необратимо, что видно по появлению колеи и волн. подобный прогиб уменьшает, при этом достигается экономия топлива до 20%.
Экологические преимущества связаны с отсутствием загрязнения грунта нефтепродуктами, которые выделяются из асфальта. Снижение расхода топлива уменьшает выбросы в атмосферу. Считается, что более твердое покрытие издает больше шума, но подобное увеличение незначительно.
Влияние рельефа местности на строительство дорог
Автомобильная бетонная дорога возводится с помощью разных технологий. Каждый проект отличается. В горных районах дорога повторяет рельеф местности.
При строительстве магистралей его стараются спрямлять: впадины засыпаются, холмы срезаются, сквозь горы проводятся тоннели, строятся эстакады и мосты. Для обеспечения нормального скоростного режима строители стараются избегать крутых подъемов, спусков и поворотов.
Для разных конструкций дорог основная классификация делается по материалам верхнего покрытия, которым может быть асфальт или бетон. Асфальт необходимо ремонтировать уже через 3-4 года. Некоторые дороги большой протяженности начинают восстанавливать, когда строительство еще не закончено. Бетонная дорога обходится на 80% дороже, но она не требует ремонта первые 10 лет эксплуатации. Ее долговечность сокращает Если укладка бетонной дороги выполнена качественно, она служит несколько десятилетий без капитального ремонта.
Структура дорожного полотна
Конструкция бетонных дорог выполняется из следующих слоев:
- дополнительный,
- подстилающий;
- бетонное покрытие.
Подготовка грунта
Предшествует подготовка грунта и изготовление выравнивающего слоя. Грунт должен быть плотным. Это легко проверить, воткнув в него стальной прут толщиной до 12 мм. Он должен входить на глубину не более 60 см. Если уплотнение будет недостаточным, подушка в дальнейшем просядет и бетон разрушится.
Грунт предварительно укатывают. Особенно этому уделяют внимание при его подсыпке. В этом случае укатка производится послойно. Уплотнение грунта делается при оптимальной влажности. Количество проходов и тип катка следует подбирать экспериментально, производя пробную укатку. Если влажность ниже допустимой величины, грунт следует увлажнять. Если он чрезмерно сырой, его просушивают рыхлением, добавлением песка, шлака или другими способами.
Водоотведение
Когда строятся бетонные дороги, технология предусматривает отвод от них талых, ливневых и паводковых вод еще перед сооружением земляного полотна. Работа в этом плане выполняется как в черте города, так и за его пределами.
Устройство бетонной дороги с отводом осадков необходимо с целью повышения срока эксплуатации и улучшения условий езды. На поверхности дороги вода опасна для транспорта при его движении. Ухудшается сцепление с полотном, брызги из-под колес мешают обзору, а также образуется лед при замерзании. Для ее удаления дорожное покрытие должно быть наклонено в поперечных и продольных направлениях, делаются также дренирующие слои. Основание под дорогой выравнивается и в нем создается уклон, который может быть односкатным или двускатным. Места, где может скапливаться вода, выравнивают и засыпают недренирующим грунтом.
Вне города вода с проезжей части удаляется в дорожные кюветы. Их ширина составляет 1-2,5 м. Вода собирается в них и отводится в водоприемники: сточную канаву, естественный или искусственный водоем, русло реки. Для этого в кювете создается уклон в 1-4%, укрепленный газонной травой, булыжником, обломочным или бетонным камнем.
В населенных пунктах вода через лотки собирается в городской канализации. Устройства для ее отведения постоянно чистятся, чтобы обеспечить требуемую пропускную способность.
Вода, которая просачивается в грунт, представляет опасность для дороги. Она отводится через слои просачивания, например, гравий. В нем размещаются дренажные трубы с прорезями или отверстиями. Они могут быть из пластика, бетона или керамики.
Работы по отводу от дорожной полосы талых, ливневых и паводковых вод делаются перед сооружением земляного полотна.
Укладка подстилочного слоя
На грунте делается песчаная подушка толщиной 20-40 см. Без нее можно обойтись, но она значительно препятствует поступлению вверх влаги из грунта и улучшает дренаж. Он необходим для предотвращения размытия и морозного пучения, приводящих к появлению впадин и образованию трещин в бетонном монолите. Наибольшие проблемы создает грунт из глины, торфа и любой другой, который способен накапливать воду. Он частично срезается и на дно засыпаются камни крупных фракций, а затем гравий. Высота слоев после укатывания составляет около 30 см. От их подготовки зависят затраты и то, сколько времени будут строиться бетонные дороги. Минимальная толщина основания зависит от типа грунта и климатической зоны. Она определяется по таблицам. Между всеми слоями из разных материалов выкладывается геотекстиль.
Разравнивание каждого слоя производят с соблюдением проектных продольного и поперечного уклонов.
Каменные материалы основания обычно укрепляют веществами, обладающими вяжущими свойствами. Это может быть цемент или отходы промышленности: гранулированный металлургический шлак с добавкой зола тепловых электростанций, молотый шлак. Слои должны быть монолитными, что достигается за счет применения вяжущих составов и тщательной укатки.
Для прохождения строительных машин часто требуется увеличение прочности дополнительного нижнего слоя. Для этого его укрепляют вяжущими составами.
Опалубка
Опалубку изготавливают из пиломатериалов по высоте заливки, которая составляет 100-150 мм. Выбирая ее по высоте, следует учитывать, что на краях бетонной плиты делаются ребра, повышающие ее прочность. Толщина досок должна быть не ниже 50 мм. Их покрывают составом, облегчающим отсоединение от застывшей плиты. К опалубке из дерева предъявляются требования прочности от распора свежего бетона и усилий, возникающих при работе трамбующего бруса.
Если применяются тяжелые дорожные машины по уплотнению и отделке бетона, устанавливается мощная опалубка из стали. Она не коробится и служит значительно дольше. В ее основании имеется подошва, повышающая устойчивость.
Секции опалубки устанавливаются в линию и надежно крепятся. Особенно это важно, если вибрирование бетона делают тяжелыми машинами. В местах снижения уровня основания под опалубку подливают слои для большей устойчивости.
Бетонные дороги: технология изготовления плит
Перед укладкой бетона устанавливают температурные швы, позволяющие плитам перемещаться по вертикали и горизонтали при их расширении или сжатии.
1. Температурные швы
Заливочные секции полностью разделяются. Для заполнения швов применяется материал, поглощающий энергию: изоляционный картон, мягкая древесина, пробка с битумом. Для предохранения от мусора и камней верхнего участка шва на глубину 40-50 мм необходимо сделать гидроизоляцию герметиком. Если она не будет вовремя сделана, при расширении плит бетон из-за камней может отколоться.
Расстояние между швами в умеренном климате достигает 20-30 м. Надежность покрытия для длинных плит составляет 50%, а для коротких - 85%. Она характеризуется устойчивостью к трещинообразованию между капитальными ремонтами. Монолитность покрытия поддерживается за счет стальных стержней, размещенных в швах.
Их устанавливают через боковые грани или с помощью специального устройства на бетоноукладчике. Когда зазоры между соседними плитами находятся на расстоянии более 6 м, сверху покрытия устанавливают промежуточные швы на глубину 1/3 от толщины бетона. Такие ложные швы делают и по оси дороги.
Ширина двух полос дороги составляет 6-9 м. Между ними также делается температурно-усадочный шов, чтобы не образовались продольные трещины.
2. Укладка бетона
Подстилочный слой закрывается водостойкой бумагой, гидроизоляцией или увлажняется. Бетон укладывается по толщине за один раз. Если применяется армирование, сначала заливается слой толщиной 30-40 мм, на него укладывается сетка, а затем до конца заполняется опалубка.
Бетонная смесь должна наноситься быстро, поскольку она жизнеспособна короткое время. Разбавлять водой ее нельзя, поскольку это приведет к ухудшению механических свойств плиты.
Из-за больших объемов к месту заливки поставляется готовый заводской бетон. После выгрузки из автомашины он разравнивается специальной машиной, оборудованной лопастями с приводом. Смесь выгружается по 1 м 3 и равномерно размещается, иначе большая куча будет иметь в основании большую плотность, чем в других местах. В процессе выравнивания эта неравномерность сохраняется, что может привести к повышенной усадке малоуплотненных участков. При этом на поверхности плиты образуются впадины. Лучшим вариантом является равномерная укладка бетона в 2-3 слоя.
3. Уплотнение бетона
Оборудование для уплотнения бетона представляет собой брус из дерева или металла, на который воздействуют закрепленные на нем пневматические молотки. Он погружается в бетонную смесь и перемещается внутри нее. Когда обработка участка заканчивается, брус поднимают и переносят на другой участок.
При использовании арматуры вибрационный брус должен быть от нее на расстоянии 5-7 см выше.
Вибрационная машина содержит кроме вибрационного также разравнивающий брус, который располагается впереди.
К пластичности бетонной смеси предъявляются особые требования. Она должна быть достаточно подвижной, но не слишком жидкой, иначе происходит ее оплывание, перетекание через опалубку - ухудшается прочность.
После небольшого затвердевания бетонную плиту поливают водой, чтобы не образовались трещины от высыхания. Ее покрывают песком, соломенными матами, мешковиной или брезентом. Современным способом защиты от испарения является распыление на поверхности плиты затвердевающего герметика. Пленкообразующее вещество наносят на всю поверхность и боковые грани. Перед этим требуется удалить с покрытия лишнюю влагу.
Низкое смеси приводит к необходимости проведения частых ремонтов дороги.
Заключение
Технология строительства бетонных дорог постоянно совершенствуется, благодаря следующему:
- Повышению квалификации и опыта специалистов.
- Наличию многофункциональной и высокопроизводительной техники.
- Улучшению технической оснащенности, позволяющей сократить ручной труд.
- Применению новых современных материалов.
Несмотря на большую стоимость, расходы на ремонт бетонных дорог значительно меньше, чем на ремонт асфальтных.
При строительстве монолитных цементно-бетонных покрытий применяют комплект машин, позволяющий механизировать все производственные процессы и организовать строительство дороги поточным методом. При организации строительства цементно-бетонных покрытий поточным способом фронт работ разбивают на отдельные участки, исходя из удобства работы машин, входящих в комплект. Размеры участков (захваток) зависят от характера взаимной увязки машин между собой в работе, что определяет в целом всю систему организации постройки покрытия.
Как указывалось ранее, монолитные цементно-бетонные покрытия могут быть одно- и двухслойными. На городских магистралях и скоростных дорогах такие покрытия укладывают на основания из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, а также на гравийные и щебеночные основания. На улицах с небольшой интенсивностью движения, внутриквартальных проездах допускается устраивать цементно-бетонные покрытия на песчаных основаниях. В случае применения песчаных оснований, а также морозозащитных и дренирующих слоев из песка работу производят в такой последовательности. Песок завозят автомобилями-самосвалами и бульдозером или автогрейдером распределяют до необходимой вертикальной отметки. После разравнивания песок уплотняют катками на пневматических шинах.
Предварительную планировку песчаного слоя производят автотрейдером, а окончательную планировку и уплотнение - профилировщиком основания после установки рельс-форм. Основание или подстилающий слой следует уплотнять при оптимальной влажности песка, поэтому при необходимости перед проходом профилировочных механизмов песок увлажняют поливомоечной машиной.
Технологический процесс устройства щебеночных и гравийных оснований состоит из вывозки материалов автомобилями-самосвалами, разравнивания бульдозерами или автогрейдерами и уплотнения укаткой. Целесообразно применять в этом случае щебнеукладочные машины. При устройстве оснований из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, производственный процесс может осуществляться по методу смешения в установках или по методу смешения на дороге. Технологическая последовательность операций определяется в этом случае в соответствии с. действующими «Указаниями по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими материалами».
Технологический процесс устройства цементно-бетонного покрытия по готовому основанию комплектом бетоноукладочных машин включает следующие операции: подготовку основания под рельс-формы и установку рельс-форм; окончательную планировку и уплотнение основания; обработку поверхности основания (если оно выполнено из цементно-песчаной смеси) битумной эмульсией: установку прокладок, штырей деформационных швов, блоков для водоприемных колодцев; распределение бетонной смеси; при устройстве двухслойных покрытий после распределения нижнего слоя покрытия укладывают арматурную сетку, а затем распределяют бетонную смесь верхнего слоя; уплотнение бетонной смеси и отделку поверхности покрытия; устройство деформационных швов; снятие рельс-форм; уход за бетоном; заливку деформационных швов.
На рис. 105 представлена технологическая схема потока по устройству монолитных цементно-бетонных покрытий городских дорог комплектом бетоноукладочных машин, передвигающимся по рельс-формам. Рельс-формы могут быть установлены на уширенные основания дорожной одежды. Если такое основание не обеспечивает беспросадочного положения рельс-форм под нагрузкой от машин бетоноукладочного комплекта, то под рельс-формами должно быть устроено усиленное основание. Рельс-формы должны обладать прочностью и жесткостью, обеспечивающей пропуск по ним машин, применяемых для устройства покрытия без деформаций.
Перед установкой проверяют состояние рельс-форм и правильность геометрических размеров. Искривления рельс-форм в вертикальной плоскости не должны превышать 2 мм, в горизонтальной плоскости 5 мм. Разность высоты звеньев рельс-форм на стыках не должны превышать 2 мм. Рельс-формы должны быть очищены от старого бетона. Деформированные и неисправные рельс-формы отбраковываются и не допускаются для использования.
К месту укладки рельс-формы транспортируют на автомобилях или тракторных тележках. В проектное положение рельс-формы устанавливают автокранами с расчетом на двухсменную работу бетоноукладочной машины. Разбивку линии установки рельс-форм в плане производят по одной стороне покрытия при помощи теодолита, по другой стороне - по шаблону. Установку рельс-форм по высоте производят по проектным отметкам при помощи нивелира.
Правильность установки рельс-форм проверяют геодезическими инструментами, а параллельность - шаблоном. Звенья рельс-форм соединяют болтами, крепят к основанию металлическими штырями.
До начала укладки бетонной смеси рельс-формы необходимо обкатать, для чего по ним пропускают не менее двух раз бетоно-распределитель с бункером, заполненным песком. Все обнаруженные просадки устраняют. Разница в отметках высоты двух смежных рельс-форм не должна превышать 2 мм.
Механизация процессов по окончательному уплотнению песчаных основании, морозозащитных, дренирующих и выравнивающих слоев осуществляется профилировщиками ДС-502А (Б). Профилировщик ДС-502А изготовляют в четырех модификациях: для устройства плоского профиля шириной 3,5; 5 и 7 мм и для устройства двускатного профиля шириной 7 м. Машина ДС-502Б рассчитана на ширину полосы плоского профиля 7,5 и 3,75 м, двускатного профиля 7,5 м. Техническая характеристика профилировщиков основания приведена в табл. 70.
При движении профилировщика отвал машины срезает неровности основания и накапливает перед собой призму материала, засыпая впадины и придавая поверхности ровность и необходимые поперечные уклоны. Уплотнение основания осуществляется с помощью вибробруса, выполненного в виде балки коробчатого сечения, на верхней панели которого смонтированы вибраторы с круговыми колебаниями.
Для снижения коэффициента трения покрытия по основанию устраивают выравнивающий слой из песка, обработанного битумом или цементом. Работу по профилированию и уплотнению этого слоя также ведут машиной ДС-502А(Б).
После выполнения работ по окончательной отделке основания устанавливают прокладки со штырями для швов расширения и элементы конструкции швов сжатия. Нормальная работа швов между плитами зависит не только от конструкции штыревых соединений, но и от тщательности выполнения работ в процессе строительства. Если швы устроены с соблюдением всех технических правил, то в течение многих лет эксплуатации дороги не будет возникать никаких затруднений и потребуется только текущий уход за швами. Неправильное ведение работ может привести к быстрому появлению деформаций, исправление которых потребует больших затрат.
В практике строительства магистральных дорог с цементнобетонными покрытиями в нашей стране для крепления прокладок и штырей применяют поддерживающие каркасы-корзинки из арматурной стали диаметром не менее 6 мм. В этом случае паз над деревянной прокладкой можно создавать как в свежеуложенном, так и в затвердевшем бетоне.
Кроме указанных методов при установке дощатых прокладок в швах бетонных покрытий применяют способ закрепления прокладок штырями, забиваемыми в основание по обеим сторонам доски. После бетонирования штыри необходимо удалять, поскольку оставленные штыри заанкеривают бетонное покрытие на основании и вследствие этого возникают добавочные напряжения в бетоне.
Одновременно с установкой элементов швов на покрытии проезжей части в местах, предусмотренных проектом, устанавливают конструкции блоков люков водоприемных колодцев. Блоки колодцев устанавливают автокранами.
При строительстве железобетонных покрытий дополнительной операцией является раскладка арматурных сеток или каркаса. Арматуру заготовляют централизованно на производственных предприятиях городского дорожного строительства. Арматурные сетки и каркасы доставляют к месту укладки на автомобилях и устанавливают в проектное положение краном на автомобильном ходу.
Перед началом укладки бетонной смеси проверяют: а) правильность установки рельс-форм (правильность их положения в плане и продольном профиле, надежность крепления стыковых соединений отдельных звеньев), тщательность смазки боковых стенок форм; б) надежность крепления прокладок и штырей в швах расширения; в) достаточность увлажнения выравнивающего слоя из необработанного песка или песчаного основания.
Бетонную смесь транспортируют к месту укладки в автомобилях-самосвалах со специальными кузовами (с боковой выгрузкой), обеспечивающими удобную и быструю разгрузку смеси в распределитель. Кузова автомобилей-самосвалов должны быть водонепроницаемыми, иметь исправные затворы и гладкую поверхность, приспособления для укрытия смеси от высыхания или увлажнения. После каждого рейса кузова автомобилей-самосвалов должны промываться водой.
Длительность перевозки бетонной смеси на портландцементе с началом схватывания не менее 2 ч не должна превышать: 30 мин при температуре, воздуха во время укладки бетона от +20° до + 30°С; 60 мин - при температуре воздуха ниже +20°. При температуре воздуха от +30 до +35°С, относительной влажности воздуха менее 50% и температуре бетонной смеси не более 30°С продолжительность перевозки бетонной смеси не должна превышать 30 мин. Подвижность (жесткость) бетонной смеси должна назначаться с учетом времени ее транспортирования к месту укладки и температуры воздуха. Для максимального использования комплекта бетоноукладочных машин и получения бетона однородного состава бетонная смесь должна поступать равномерно и непрерывно в течение рабочей смены.
В России выпущена серия автобетоновозов ЗИЛ-ММЗ-553, предназначенных для перевозки бетонной смеси в условиях жаркого климата. Эта машина, изготовленная на базе автомобиля ЗИЛ-164А, отличается от автосамосвала устройством кузова, имеющим форму гондолы с круто наклоненной задней стенкой. Угол наклона днища к горизонту достигает 80°, а задней стенки - 48°. Днище овальной формы и боковые стенки кузова имеют воздушные прослойки толщиной 80 мм. Кузов имеет защитную крышку, которая в момент загрузки открывается.
Прием бетонной смеси из транспортных средств (автомобилей-самосвалов) и ее распределение по основанию покрытия производятся бункером распределителя бетонной смеси ДС-503А(Б). Техническая характеристика бункерных распределителей бетонной смеси с боковой загрузкой ДС-503А и ДС-503Б, предназначенных для бетонирования полос шириной соответственно 7 и 7,5 м, приведена в табл. 71.
Бетонную смесь из автомобилей-самосвалов выгружают в распределительный бункер, который распределяет ее по основанию, перемещаясь поперек проезжей части. Регулируя высоту бункера под основанием, можно изменять толщину укладываемого слоя бетонной смеси. Необходимое увеличение толщины неуплотненного слоя бетонной смеси против проектной толщины покрытия определяют опытным путем в зависимости от скорости и пластичности смеси. При осадке конуса 1-2 см это увеличение составляет 2-3 см.
Более эффективное распределение бетонной смеси достигается применением шнековых распределителей бетонной смеси. Созданный в России шнековый распределитель ДС-507 предназначен для распределения и предварительного уплотнения бетонной смеси по полосе шириной 7,0-7,5 м. Основной рабочий орган машины ДС-507 - реверсивный шнек состоит из двух половин, каждая из которых имеет независимый привод. Перед шнеком расположены два отвала, срезающие излишки смеси и способствующие ее равномерному распределению. Как шнек, так и отвалы можно устанавливать на требуемой высоте с помощью гидроцилиндров механизма подъема. Вторым рабочим органом бетонораспределителя ДС-507 является вибробрус, производящий предварительное уплотнение распределенной бетонной смеси. Вибробрус выполнен в виде сварной балки, на которой установлены шесть механических вибраторов.
При устройстве двухслойного покрытия вначале укладывают бетон нижнего слоя толщиной 2/3 общей толщины покрытия, затем укладывают арматурную сварную рулонную сетку заводского изготовления и второй слой бетона. В этом случае рекомендуется использовать два распределителя для раздельной укладки бетонной смеси в нижний и верхний слои покрытия.
Организация работ по постройке двухслойного покрытия должна обеспечивать ритмичную укладку смеси с расчетом получения однородного монолитного и плотного бетона по всей толщине покрытия. В связи с этим разрыв во времени между укладкой нижнего и верхнего слоев при температуре воздуха от 5 до 20° С должен быть не более 1 ч; при температуре 20-25° С - не более 40 мин и при температуре 25-30° С - не более 30 мин. Заканчивать работы по постройке участка двухслойного покрытия нужно с расчетом укладки верхнего и нижнего слоев одновременно.
После прохода бетоноукладочных машин разравнивание, уплотнение и отделку покрытия выполняют бетоноотделочной машиной ДС-504А(Б). Техническая характеристика бетоноотделочных машин ДС-504А и ДС-504Б приведена в табл. 72.
В последнее время создана новая бетоноотделочная рельсовая машина ДС-508, которая в комплекте с распределителем бетонной смеси ДС-507 предназначена для укладки дорожного бетона в покрытие шириной 7 и 7,5 м преимущественно на основаниях из стабилизированных грунтов.
Бетоноотделочная машина ДС-504А(Б) движется по рельс-формам за распределителем и выполняет работу тремя рабочими органами - уплотняющим лопастным валом, вибробрусом и выглаживающим брусом.
Лопастной вал расположен в передней части (по ходу движения) бетоноотделочной машины. При вращении вала лопасти равномерно распределяют бетонную смесь по ширине укладываемой полосы и частично его уплотняют. За валом расположен вибробрус, который, совершая качательные движения, окончательно уплотняет уложенную бетонную смесь.
Выглаживающий брус машины состоит из двух брусьев - переднего вибрационного и заднего выглаживающего. Оба бруса совершают качательные движения поперек полотна дороги, скользя по поверхности уложенного бетона. Благодаря качательным движениям бруса поверхность бетона окончательно выравнивается и выглаживается. Покрытие отделывают за 1-2 прохода по одному месту при движении машины вперед. На обратном ходу машина поднимается в транспортное положение, опираясь на ходовые колеса. Для хорошего уплотнения и отделки поверхности уложенного бетона большое значение имеет правильная установка рабочих органов машины. Самоходную бетоноотделочную машину обслуживает один машинист.
При строительстве монолитных покрытий комплектом колесных машин рельс-формы снимают краном не ранее чем через 24 ч после укладки бетона после того, как бетон наберет требуемую прочность, что устанавливают опытным путем. Снятые рельс-формы перевозят в начало потока, где их устанавливают на новом участке таким же краном.
Наиболее эффективными машинами для укладки дорожного бетона являются безрельсовые машины, перемещающиеся вдоль полотна строящейся дороги на гусеничном ходу. Точного соблюдения проектного расположения бетонного покрытия в плане и профиле достигают в этом случае с помощью автоматических следящих систем. Безрельсовый укладчик отличается от рельсовых машин также и тем, что он однопроходный и снабжен рабочими органами для распределения, уплотнения и отделки бетона.
Главное преимущество безрельсовых укладчиков или, как их называют, укладчиков со скользящими формами состоит в их высокой производительности, достигаемой за счет однопроходности, а также в том, что при их использовании исключаются чрезвычайно трудоемкие, малопроизводительные работы по установке и демонтажу рельс-форм.
Скользящие формы смонтированы между гусеницами укладчика. Распределение бетона, выгружаемого в передней части машины автомобилями-самосвалами, производится шнековым или лопастным рабочим органом. Рама с лопастями может опускаться и подниматься гидроцилиндром, передвигаться на каретке поперечной трубы и таким образом равномерно распределять смесь по всей ширине между скользящими формами.
Для профилирования покрытия служит поперечной брус - плита с поддоном шириной около 2 м. Перед этой плитой бетонная смесь уплотняется стержневыми электровибраторами, погруженными в бетон до половины толщины покрытия. Верхний слой бетона дополнительно уплотняется вибротрубой, смонтированной непосредственно перед профилирующим брусом. Поверхность покрытия выравнивается поперечной плитой с шириной поддона 0,7 м. Окончательно поверхность покрытия выглаживает плавающий поперечный брус с шириной поддона 0,4 м.
Бетоноукладчик может иметь механизм для устройства продольного шва путем закладки в свежеуложенный бетон эластичной прокладки. Управление бетоноукладчиком автоматизировано. Для выдерживания заданного направления движения машины и ровности поверхности покрытия используют следящую- систему. Одна из конструкций этой системы состоит из двух базовых проволок, натянутых на металлических стойках с регулируемыми по высоте держателями. Проволочная база устанавливается с обеих сторон проезжей части с опережением бетонирования покрытия не менее чем на 100 м. Установку проверяют нивелированием с точностью ±2 мм. На раме укладчика смонтированы четыре электронных датчика для поддержания заданного уровня поверхности покрытия и один датчик направления движения машины. У каждого датчика имеется прорезь, через которую проходит базовая проволока. По обеим сторонам прорези находятся микровыключатели.
При отклонении движения машины от заданного направления или при отклонении от заданного уровня положения рабочих органов происходит нажатие проволоки на один из микропереключателей, вследствие чего срабатывает релейная система включения электродвигателя реверсивного механизма для корректировки направления движения или уровня положения рамы с рабочими органами машины.
Датчик для выдерживания заданного направления движения машины подвешен на переднем углу рамы машины. Корректировку производят по разности скоростей движения гусениц машины, имеющих независимый привод. Положение рамы с рабочими органами корректируют четыре датчика, подвешенные на кронштейнах кпереди и сзади машины.
При надежной несущей способности основания эта система обеспечивает ровность поверхности покрытия с зазором под трехмой рейкой не более 3 мм.
Следует отметить, что бетоноукладчик со скользящими формами комплексно выполняет операции по укладке, уплотнению и отделке покрытия и исключает использование специальных бетоноотделочных машин. Одним из освоенных нашей промышленностью бетоноукладчиков на гусеничном ходу со скользящими формами является укладчик ДС-513. В настоящее время нашей промышленностью освоен выпуск комплекта машин ДС-100 со скользящими формами для скоростного строительства автомагистралей (рис. 106). Такие машины могут быть использованы для строительства городских автомагистралей большой протяженности, подходов к крупным городам, кольцевых (вокруг города) автомобильных дорог.
В комплект ДС-100 входит девять основных наименований машин и оборудования: профилировщик земляного полотна и оснований ДС-97; конвейер-перегружатель ДС-98 навесной к профилировщику; распределитель бетонной смеси ДС-99; бетоноукладчик ДС-101; тележка ДС-103 для перевозки арматурной сетки прицепная к распределителю бетона; вибропогружатель ДС-102 арматурной сетки прицепной к бетоноукладчику; бетоноотделочная машина - трубчатый финишер ДС-104; машина ДС-105 для нанесения пленкообразующих материалов; асфальтоукладочное оборудование ДС-106.
Кроме основных в комплект включены вспомогательные машины: нарезчик поперечных швов ДС-112; нарезчик продольных швов ДС-115; заливщик швов ДС-67; трейлер ДС-107 с тягачом МАЭ-537 для перевозки машин и оборудования комплекта.
В комплект также входит автоматизированный бетонный завод непрерывного действия СБ-109 производительностью 120 м3/ч. Для нормальной работы комплекта машин с темпом не менее 1 км дороги в день необходимо иметь два таких завода.
Профилировщик ДС-97 служит для рыхления, распределения и профилирования верхнего слоя земляного полотна, а также профилирования различных привезенных материалов (песка, шлака, гравия, гравийно-песчаных смесей, грунтов, укрепленных вяжущими материалами, и др.) при устройстве морозозащитных, дренирующих и подстилающих слоев и различных оснований под цементно-бетонные покрытия. Рабочими органами профилировщика являются шнек-фреза, передний отвал, распределительный шнек и задний отвал. На профилировщик дополнительно может монтироваться вибробрус для уплотнения конструктивных слоев. Скорость перемещения профилировщика при предварительном профилировании (кирковании фрезой) 1-2 м/мин, при чистовом профилировании 6-7 м/мин, при распределении материалов 3-5 м/мин, при устройстве стабилизированного основания (смешением на месте) 8-12 м/мин и при распределении укрепленного грунта с одновременным уплотнением 1-2,5 м/мин. Ширина обрабатываемой полосы 8,5 м, а с уширителями отвалов - 9,5 м. Указателями уровня и направления движения в плане профилировщика и других машин являются копирные шнуры (струны).
Навесной конвейер-перегружатель ДС-98, состоящий из ленточного транспорта веерного типа, предназначен для перегрузки излишков материала на обочину или в транспортные средства.
Распределитель бетона ДС-99 служит для приема бетонной смеси и других материалов из транспортных средств (обычно автомобилей-самосвалов) и равномерного их распределения на ширину до 7,5 м и толщиной до 50 см. Рабочими органами распределителя бетона являются укладочное оборудование, включающее раму, приемный бункер с ленточным конвейером и механизм перемещения бункера; распределительное оборудование, включающее шнек-фрезу и дозирующую заслонку. Скорость движения машины ДС-99 при распределении бетонной смеси 2-4 м/мин. При сооружении армированного цементно-бетонного покрытия к распределителю прицепляют тележку ДС-103 для перевозки арматурной сетки (шириной до 7,35 м).
Дополнительным сменным оборудованием к распределителю бетона или профилировщику является асфальтоукладчик ДС-106, который используют также и для укладки стабилизированных и других смесей. В этом случае на распределителе бетона, как и на профилировщике, может монтироваться вибробрус для уплотнения укладываемых смесей.
Асфальтоукладчик ДС-106 состоит из полуприцепного бункера на пневматическом ходу и вибробруса, навешиваемого впереди на распределитель бетона или профилировщик. Бункер выполняет роль не только приемного, но и распределительного и дозирующего устройства с регулируемой по высоте задней стенкой.
Бетоноукладчик ДС-101 выполняет операции по окончательному распределению бетонной смеси, полуавтоматической закладке арматурных стержней по оси машины и с боков покрытия для соединения бетонируемых полос, устройству продольного шва в свежеуложенном бетоне с заполнением его изоловой лентой и предварительной отделки покрытия. Рабочими органами бетоноукладчика являются распределительный шнек, первая дозирующая заслонка, пакет глубинных вибраторов, вторая дозирующая заслонка с электромагнитными вибраторами, два качающихся формующих бруса, выглаживающая плита и боковые скользящие формы. Рабочие органы и скользящие формы смонтированы на вспомогательной раме, которая крепится при помощи специальных пальцев к основной раме бетоноукладчика. Скорость перемещения укладчика до 3,2 м/мин.
При устройстве покрытий, армированных сеткой, бетоноукладчик комплектуют вибропогружателем арматурной сетки ДС-102. Вибропогружатель смонтирован на полуприцепной двухопорной пневмоколесной раме и крепится к бетоноукладчику при помощи специальных тяг. К раме при помощи регулируемой амортизационной подвески прикреплены две секции вибропогружателей; вибрация каждой секции осуществляется двумя механическими вибраторами. Глубина погружения сетки регулируется двумя гидроцилиндрами.
Бетоноукладчик снабжен дополнительным оборудованием: устройством для формования кромок покрытия; вибрационным нарезчиком продольного шва в свежеуложенном бетоне; устройством для укладки арматурных штырей.
Бетоноотделочная машина - трубчатый финишер ДС-104 предназначена для окончательной отделки поверхности цементно-бетонного покрытия. Основным рабочим органом машины является выглаживающая тонкостенная труба, состоящая из двух секций и расположенная диагонально по отношению к направлению движения машины. Выглаживающая труба оборудована системой водяного орошения для смачивания поверхности покрытия при его отделке. Отделка покрытия осуществляется челночными проходами за 3-4 раза.
Машина ДС-105 для нанесения на поверхность бетона пленкообразующих материалов оборудована баком с мешалкой, насосом для перекачки жидкости и распылительным устройством. Машина перемещается со скоростью до 10 м/мин, нанося тонким слоем на поверхность покрытия влагозащитную пленку или раскладывая рулонную синтетическую пленку на ширину от 3,65 до 7,92 м.
Нарезчик поперечных швов ДС-112 смонтирован на самоходной пневмоколесной тележке. В качестве рабочих органов нарезчик имеет две каретки (с двумя режущими дисками каждая), которые перемещаются одновременно вдоль рамы, нарезая поперечные швы в затвердевшем бетоне.
Нарезчик швов ДС-115 представляет собой четырехколесную тележку с установленным на ней рабочим органом - трехдисковым нарезчиком для нарезки продольных швов в затвердевшем бетоне.
Транспортировку всего комплекта ДС-100 и вспомогательных машин и оборудования осуществляют двумя трейлерами ДС-107 с тягачом МАЗ-537.
Комплект машин ДС-100 для скоростного строительства автомобильных дорог с цементно-бетонным покрытием рассчитан на годовую выработку 50-75 км, поэтому эффективное использование машин может быть достигнуто только при условии заблаговременной подготовки земляного полотна, обеспечения транспортными средствами (большегрузными автомобилями-самосвалами типа КрАЗ-256Б) и бесперебойного снабжения инертными материалами и цементом заводов, приготавливающих цементно-бетонные смеси.
Бетонные дороги имеют широкое применение за границей. В России данная технология пока не так популярна. Связано это с тем, что укладка асфальта гораздо дешевле, чем бетонированная магистраль. Но с годами цены на эти два вида дорожного полотна постепенно уравниваются. Бетонирование применяют для строительства магистралей, аэродромов, мостов и многого другого. Укладывают материал с помощью специальных машин, потому что своими руками это делать тяжело и долго.
Преимущества и недостатки бетонных дорог
Бетонирование имеет как преимущества, так и недостатки. Оно превосходит асфальтирование по многим показателям. Преимущества таких дорог:
- Достаточно прочные и не нуждаются в ремонте. Бетонное покрытие служит больше сорока лет и не нуждается в частом ремонте, а асфальт может послужить максимум десять лет, при этом каждый год нужно его ремонтировать.
- Транспорт расходует меньше топлива. Данное преимущество связано с тем, что при движении машин с большим грузом бетонная дорога не деформируется, и транспорту надо на двадцать процентов меньше топлива для передвижения.
- Устойчивы к экстремальным погодным условиям. На них не влияют сильные дожди либо сильно высокие (низкие) температуры воздуха.
- Сохранение экологии. Поскольку транспорт тратит меньше топлива для передвижения, то и окружающая среда загрязняется меньше.
- Экономное использование ресурсов природы. Бетон получают из известняка, в то время как асфальт – из нефти.
Недостатки:
- Стоимость. Цена бетонных покрытий гораздо выше, чем использование асфальта.
- Проблематичный ремонт. Если основание приходит в непригодность, то нужно менять целую плиту.
- Небезопасность передвижения. Когда приходят периоды дождей и сильных снегопадов, скольжение транспорта на таких дорогах наблюдается довольно часто.
Структура дорожного полотна
Структура имеет три слоя покрытия:
- Дополнительный слой – земля, как основа для будущего дорожного полотна.
- Подстилающий слой – основание под будущую укладку бетона, изготавливается опалубка.
- Само бетонное покрытие, которое может насчитывать один или более слоев.
Также дополнительно могут возводить тоннели, обочины, мосты и опоры для них и т. д.
Как рельеф местности влияет на строительство?
Для бетонной автомобильной дороги используют самые разные технологии. Если бетонированная трасса строится в горной местности, то она повторяет рельеф. Когда строят автомагистрали, рельеф выравнивают, засыпая многочисленные впадины, срезая мешающие холмы. Довольно часто сооружают мосты и проводят тоннели. Чтобы машины могли двигаться на нормальной скорости, при строительстве избегают крутых поворотов и спусков во избежание аварийных ситуаций.
Технологический процесс заливки дороги
Укладка бетонной дороги состоит из ряда этапов:
- Подготовка грунтового слоя. Прежде всего, грунт должен иметь плотную структуру. В случае если грунтовый слой будет недостаточной плотности, бетонированная часть разрушится. Грунтовое покрытие следует укатать, при этом постепенно подсыпая его, чтобы укатка была послойной. Грунт следует использовать во влажном состоянии. Если недостаточная влажность, используют воду. Если уровень влажности выше нормы, грунтовое основание следует подсушить, применяя рыхление, добавляя песок либо шлак.
- Отвод воды. Подобную работу выполняют как в городских районах, так и сельских. Отвод осадков помогает повысить эксплуатационные сроки и обезопасить езду. Вода несет опасность на дороге для движущегося транспорта. Из-за брызг воды ухудшается обзор водителя, при понижении температуры на покрытии появляется лед. Чтобы этого избежать, дорожное полотно наклоняют, возможен вариант использования дренажных слоев. Возможные места скопления воды выравнивают с помощью грунта. За пределами города вода скапливается в кюветах (шириной от одного до двух с половиной метров), которые отводят воду в канавы, водоемы, русла реки. В населенных местностях вода уходит в городскую канализацию. Устройства, проводящие воду, постоянно очищают, чтобы они не теряли своей пропускной способности. Если вода просочилась в грунтовые шары, это несет прямую опасность для дорог, потому что дорожное покрытие может в итоге разрушиться.
- Подстилочный слой. Подразумевает сооружение , толщина которой колеблется от двадцати до сорока сантиметров. Она препятствует выходу наверх влаги, а также улучшает дренаж. Подстилочный слой предотвращает появление впадин и трещин. Если в местности преобладают глиняный, торфяной грунты, которые накапливают воду, то их срезают, добавляя крупные камни и гравий. То есть, все зависит от грунтового типа и климатической зоны, на которой проводятся работы. Немаловажной является подкладка из геотекстиля между слоями. Материалы из камня нужно укрепить вяжущими веществами. Сюда относят цемент, шлак вперемешку с негашеной известью, золу. Слои тщательно укатываются, для того, чтобы нижние пласты были плотные.
- Сбор опалубки. Ее делают из пиломатериалов с учетом высоты заливки (приблизительно 100 – 150 миллиметров). Когда выбирают высоту, учитывают тот факт, что на краях необходимы ребра, которые повышают прочность. Доски должны быть толщиной не меньше, чем пятьдесят миллиметров. Покрывают их специальным раствором, который потом облегчит отсоединение от бетона. В случае применения тяжелых уплотняющих машин, делают опалубку из стали, которая не деформируется и будет служить дольше. В своем основании она имеет подошву, которая повышает уровень устойчивости.
Опалубочные секции устанавливают в линию и хорошо закрепляют, чтобы те не развалились, когда бетон будут вибрировать тяжелые укладочные машины.
Технология использования плит в устройстве дороги
Плиты из бетона для дорог. Изготовление имеет некую последовательность:
- Температурные швы. Секции для заливки разделяют. Чтобы заполнить швы, используют материал, который поглощает энергию. Это могут быть как мягкая древесина, так и изоляционный картон. На глубине около сорока – пятидесяти миллиметров нужно сделать гидроизоляцию герметичным веществом, дабы предотвратить попадание мусора либо камней. В случае если упускают этот момент, то в дальнейшем во время расширения плит из-за камней верхнего слоя шва . При нормальном климате расстояние между швами должно быть где-то 20–30 метров. Уровень надежности для длинных плит — около 50%, для коротких – около 85%. Прочность характеризуется уровнем устойчивости к образованию трещин между периодами проведения ремонтных работ. Специальные стальные стержни «продевают» сквозь боковые грани с помощью специального механизма. Ширина двух дорожных полос колеблется в пределах 6 – 9 метров. Также между полосами делают усадочно – температурный шов, предотвращающий появление трещин.
- Слой для подстилки. Его закрывают гидроизоляцией, иногда увлажняют. Заливка бетона происходит за один раз, быстро (из-за его короткой «жизнеспособности»). Разбавление водой запрещено, потому что теряются свойства материала. Бетон к месту строительства привозят прямиком с завода, где его замешивают. Когда смесь выгрузили, подъезжают специальные машины с лопастями, которые разравнивают участок. Все это происходит на мелких участках, где поочередно, хорошо прорабатывают каждый слой, чтобы везде был одинаковый уровень плотности. В случае применения арматуры для начала заливают слой где-то 40 мм. Поверх него идет сетка, а дальше заполняется опалубка.
- Этап уплотнения бетонного слоя. Используют специальную вибрационную машину, которая впереди имеет разравнивающий и вибрационный брус. Уровень пластичности покрытия определяется такой характеристикой, как , не совсем жидкое состояние. Когда бетон слегка затвердел, его немного поливают водой во избежание появления трещин. Далее идет покрытие песком, мешковиной и другими материалами, чтобы избежать испарения.
Бетонным смесям нужно уделить достаточно внимания, так как их низкое качество может обернуться проведением постоянных ремонтов, которые стоят весьма дорого.
Строительство цементобетонных покрытий
Технология устройства цементобетонных покрытий состоит из следующих операций: – подготовительные работы; – доставка приготовленной смеси к месту укладки; – распределение смеси; – формирование конструктивного слоя; – уплотнение цементобетонной смеси; – отделка поверхности цементобетонного покрытия; – уход за свежеуложенным бетоном; – устройство швов; – герметизация швов.
К подготовительным работам при устройстве цементобетонных покрытий относятся:
1) установка копирных струн, которые обеспечивают ровность конструктивных слоев дорожной одежды и их плановое и высотное расположение при работе бетоноукл ад очных машин со скользящей опалубкой;
2) установка рельс-форм для работы комплектов машин на рельс-формах;
3) заготовка и установка арматуры и конструкций швов расширения.
Натяжение копирной струны производится с двух сторон для работы бетоноукладчика со скользящей опалубкой. Копирные струны закрепляются в кронштейнах на стойках. Стойки выставляются при помощи теодолита и нивелира на расстоянии друг от друга 4-6 м на криволинейных участках и через 15 м на прямых. Кронштейны крепятся на стойках на высоте 0,5-1,0 м от поверхности нижележащего слоя. Отклонение копирной струны от вертикальных отметок не должно превышать ±3 мм.
Установка рельс-форм - трудоемкая операция, выполняемая при помощи геодезических инструментов и автокрана. Рельс-формы предназначены для движения по ним комплекта машин и одновременно с этим являются опалубкой для бетона.
Рельс-формы должны устанавливаться на спланированное основание шириной не менее 0,5 м с каждой стороны бетонирования (из щебня, гравия или грунта, укрепленного вяжущими материалами) или на уширенное для этого основание под покрытие. Не допускается осадка основания от воздействия бетоноукладочных машин во время укладки. Для этого установленные рельс-формы следует обкатывать наиболее тяжелой машиной комплекта. Отклонение отметок рельс-форм после обкатки не должно превышать +5 мм. Непосредственно перед укладкой бетонной смеси рельс-формы необходимо смазать с внутренней стороны отработанным маслом.
Отделять рельс-формы от бетона следует с помощью приспособлений, обеспечивающих целостность боковых граней и кромок уложенного слоя, не ранее 24 часов после укладки.
При устройстве цементобетонных покрытий на участках высоких насыпей над трубами, на подходах к путепроводам, мостам производится армирование слоя покрытия.
Металлические сетки устанавливаются в проектное положение при помощи сухариков бетона или арматурных закладных деталей.
Доставку приготовленной смеси к месту укладки можно производить различными транспортными средствами, учитывая при этом объем работ и дальность транспортирования. Дальность транспортирования смеси следует рассчитывать с учетом температуры и влажности окружающего воздуха, от которых зависит скорость схватывания цементобетонной смеси. По СНиП 3.06.03.-85 смесь должна быть доставлена к месту производства бетонных работ не позднее чем за 30 минут при температуре воздуха 20-30 °С, 60 минут - при температуре 10-20 °С.
Для контроля выполнения данного условия необходимо вести строгий учет за порядком движения автотранспортных средств, если ЦБЗ обслуживает только данный объект, или каждое транспортное средство должно быть снабжено сопроводительными документами (паспорт смеси), в которых указывается марка цементобетонной смеси, подвижность смеси, время ее приготовления и место укладки. В местах выгрузки необходимо оборудовать моечные пункты для очистки кузовов автомобилей от остатков цементобетонной смеси. Автотранспортные средства должны иметь водонепроницаемый кузов с гладкой, ровной поверхностью.
Неблагоприятно сказывается длительная перевозка на качество подвижных смесей. Подвижные смеси в транспортных средствах без побуждения в пути не рекомендуется перевозить на расстояние свыше 10 км по хорошей дороге и 3 км по плохой. В качестве бетоновозов с побуждением применяют автобетоносмесители. Автобетоносмесители используют также для приготовления бетонной смеси в пути следования к месту укладки.
Дальность возки сухих смесей ограничена по экономическим соображениям расстоянием, на которое можно перевозить готовые бетонные смеси с побуждением (медленное вращение барабана 3-4 об/мин) без ущерба для качества смеси.
При устройстве цементобетонных покрытий наиболее трудоемкими являются операции по распределению, формированию, уплотнению и отделке поверхности цементобетонного покрытия. Для производства этих операций в настоящее время широко используются комплекты бетоноукладочных машин.
Развитие комплектов бетоноукладочных машин происходит по двум направлениям: создание высокопроизводительных бетоноукладочных машин со скользящей опалубкой и бетоноукладочных машин с использованием рельс-форм.
Бетоноукладчики со скользящей опалубкой представляют собой гусеничные машины, предназначенные для непрерывной укладки цементобетонных покрытий при строительстве автомобильных дорог, аэродромов, каналов. Традиционно для этих целей использовались комплекты бетоноукладочных машин ДС-100 и ДС-110 , в настоящее время на наш рынок выходит ряд фирм, предлагающих свои услуги в обновлении парка строительных машин.
Бетоноукладчики со скользящими формами фирмы «Виртген» отличаются высокой экономичностью. Их модульная конструкция позволяет быстро переоборудовать машину в зависимости от предстоящей работы.
Скользящие формы могут быть подвешены между ходовыми механизмами или сбоку методом «офсет» (со смещением). Таким образом можно использовать одну и ту же машину для устройства покрытия шириной 7,5 м и для формирования прикромочного водоотводного лотка, укрепительной полосы, направляющей стенки.
Выгрузка цементобетонной смеси осуществляется непосредственно на основание перед бетоноукладчиком или распределителем бетонной смеси, если основание достаточно прочное для движения автотранспорта. В противном случае выгрузку смеси осуществляют в приемный бункер, находящийся сбоку. Из приемного бункера смесь подается конвейером на шнек распределителя. Шнек распределителя состоит из двух частей, каждая из которых может вращаться в двух направлениях. Благодаря этому обеспечивается равномерное распределение цементобетонной смеси по ширине. Бетоноукладчики со скользящими формами SP 1600 фирмы «Виртген» позволяют формировать двухслойные цементобетонные покрытия за один проход. Один бетоноукладчик применяется для одновременного устройства бетонного слоя основания и бетонного покрытия.
Цементобетонная смесь для устройства основания подается непосредственно на основание перед бетоноукладчиком, а смесь для верхнего слоя це-ментобетонного покрытия подается в приемный бункер, находящийся сбоку или впереди бетоноукладчика. С приемного бункера цементобетонная смесь транспортером подается на рабочий орган, осуществляющий распределение и уплотнение верхнего слоя цементобетонного покрытия. Скользящая опалубка может формировать боковую поверхность слоя ровной или криволинейной для лучшего сцепления между смежными полосами.
Формирование смеси по ширине покрытия осуществляется распределителем бетонной смеси или самим бетоноукладчиком. При применении распределителя бетонная смесь распределяется на заданную ширину с некоторым запасом по толщине на уплотнение. Запас на уплотнение уточняется пробным бетонированием.
Уплотнение цементобетонной смеси и окончательное формирование осуществляется бетоноукладчиком. Для уплотнения смеси бетоноукладчик оснащен глубинными вибраторами, вибробрусьями и выглаживающей плитой.
При вибрации зерна щебня и песка располагаются плотнее, а воздух, имеющийся в смеси, вытесняется наружу. При уплотнении используют разные частоты вибрирования. Низкие частоты способствуют уплотнению более крупных частиц, а высокие - мелких. В этом случае получают плотные бетоны при малой продолжительности вибрирования. Частота колебаний находится в пределах 460-1000 Гц.
Качество виброуплотнения зависит и от продолжительности вибрирования. Оптимальная продолжительность ее зависит от удобоукладываемости смеси и находится в пределах 60-90 секунд.
При виброуплотнении цементобетонных поверхностей часто наблюдается обогащение верхних слоев излишней водой, отжатой из толщи цементобетона. Это может привести к увеличению пористости цементного камня и снижению прочности верхнего слоя.
Для окончательной отделки покрытия в комплект машин по устройству цементобетонных покрытий входит бетоноотделочная машина - трубный финишер. Рабочим органом этой машины является асбоцементная труба, подвешенная к раме машины. Передвигая трубу по свежеуложенному бетону, добиваются выглаживания поверхности. Чтобы не происходило разрушение кромок свежеуложенного покрытия при первых проходах, асбоцементную трубу устанавливают под углом к оси таким образом, чтобы края трубы не доходили до кромок покрытия на 15-20 см.
Для удаления воды, отжатой при вибрировании, на бетоноотделочной машине предусмотрено навешивание влаговпитывающего полотна, например мешковины. В конце рабочей смены мешковину тщательно промывают, очищая от цементного молока. На отделочной машине также имеется навесное оборудование по нанесению бороздок для создания шероховатости. Средняя глубина бороздок шероховатости, определяемая по методу «песчаного пятна», в зависимости от требуемой величины коэффициента сцепления колеса с покрытием должна быть в пределах 0,5-1,5 мм. Фактура обработанного покрытия должна быть однородной.
Следующей технологической операцией является уход за твердеющим бетоном. Эта операция состоит из комплекса мероприятий, обеспечивающих благоприятные условия твердения уложенной в покрытие смеси. Мероприятия включают предупреждение испарения из бетона влаги, необходимой для процесса структурообразования бетона, а также предохранения его от механических повреждений в начальном периоде набора прочности.
Длительность ухода - до набора проектной прочности, но не менее 28 суток.
Для предохранения высыхания бетона дорожных покрытий производят обработку поверхности пленкообразующими материалами, в качестве которых могут применяться помороль (ПМ-86), лак «Этиноль», битумные эмульсии. Битумные эмульсии используются реже, так как создание темной поверхности способствует нагреву покрытия, что вредит на ранних стадиях набора прочности. Для уменьшения нагрева поверхности после образования пленки, покрытие, обработанное битумной эмульсией, следует засыпать слоем песка толщиной 5 см или для осветления поверхности наносят суспензии алюминиевой пудры или известкового раствора.
В настоящее время для ухода за бетоном используют пленкообразующие материалы типа ПМ. Их наносят на бетонную поверхность в количестве не менее 400 г/м2 при температуре воздуха до 25 °С и 600 г/м2 при температуре 25 °С и выше, как правило, в два слоя с интервалом в 20-30 минут.
Пленкообразующие материалы необходимо наносить путем распыления многосопловым распределителем равномерно на всю открытую поверхность плиты (включая и боковые грани) после завершения работ по отделке покрытия.
Пленкообразующие материалы типа ПМ следует наносить после испарения влаги с поверхности бетона (поверхность становится матовой), а водную битумную эмульсию - сразу после окончания отделки поверхности бетонного покрытия.
В случае задержки с нанесением пленкообразующих материалов во избежание высыхания поверхности свежеуложенный бетон необходимо предварительно защитить путем нанесения депрессора испарения влаги. В качестве депрессора испарения влаги следует применять депрессор марки ДСШ при расходе 5-10 г/м2. Допускается применение влажной мешковины. В случае выпадения осадков следует применять рулонные пароводонепроницаемые материалы.
Для уменьшения напряжений, возникающих при сезонных и суточных изменениях температуры воздуха, в цементобетонных покрытиях устанавливаются температурные швы сжатия, расширения и коробления.
При температуре воздуха, превышающей ту, при которой устраивалось покрытие, происходит температурное удлинение плит цементобетонного покрытия, для обеспечения такого удлинения устраивают швы расширения.
Длина бетонного покрытия увеличивается пропорционально расстоянию между швами расширения, коэффициенту температурного расширения бетона и зависит от разности температур покрытия в данный момент и в момент укладки. В швах расширения покрытие разрезают по всей толщине плиты и на всю ширину. Осуществляется это при помощи прокладки из дерева.
При температуре воздуха ниже той, при которой производилась укладка цементобетонной смеси, цементобетонная плита покрытия стремится укоротиться. Швы сжатия допускают укорочение плит цементобетонного покрытия. При сокращении длины плиты силы трения между покрытием и основанием вызывают растягивающие напряжения в цементобетонном покрытии. Швы сжатия позволяют уменьшить эти напряжения и связанную с этим вероятность появления трещин.
В швах сжатия покрытие разрезается по всей ширине на 1/3 – 1/4 толщины, ниже этой прорези и возникает в дальнейшем трещина.
Швы в продольном направлении устраивают при покрытии шире 4,5 м. Этот шов называется продольным швом, или швом коробления, так как он допускает возможность температурного коробления в поперечном направлении и снижает вероятность появления продольных трещин.
Пазы деформационных швов следует нарезать преимущественно в затвердевшем бетоне алмазными дисками при достижении бетоном прочности на сжатие 8-10 МПа. Допускается устройство швов и пазов швов сжатия комбинированным способом: закладка в свежеуложенный бетон эластичной прокладки и нарезка по ней паза в затвердевшем бетоне.
Элемент шва расширения (рис. 4.15) следует перед бетонированием надежно закрепить штырями в соответствии с проектом. До установки в проектное положение дощатую прокладку следует 24 ч вымачивать в воде или смазать со всех сторон разжиженным битумом. Штыри поперечных швов сжатия следует устанавливать в проектное положение до бетонирования покрытия с использованием поддерживающих устройств или втапливать в свежеуложенный бетон вибропогружением.
Рис. 4.15. Типовая конструкция поперечного шва расширения: 1 - арматура; 2 - арматурный корпус; 3 - деревянная прокладка; 4 - битумная обмазка; 5 - пластмассовый колпачок; 6 - резиновый компенсатор
Время начала нарезки пазов швов следует определять на основании данных о прочности бетона и уточнять путем пробной нарезки. При пробной нарезке выкрашивание кромок швов не должно превышать 2-3 мм. При суточных перепадах температуры воздуха менее 12 °С пазы поперечных швов сжатия в покрытии следует нарезать в этот же день. В случае невозможности нарезать все швы подряд из-за недопустимого выкрашивания кромок шва следует устраивать контрольные швы сжатия через три-четыре плиты по двухста-дийному способу: нарезка узкого паза шва одним алмазным диском при достижении прочности бетона на сжатие около 5-7 Мпа и последующая нарезка верхней части шва до проектных размеров при достижении прочности бетона более 10 Мпа. При невозможности устройства контрольных швов по двухста-дийному способу и появлении трещин в покрытии контрольные швы следует устраивать комбинированным способом.
При суточном перепаде температуры воздуха более 12 °С пазы поперечных швов сжатия в покрытии, уложенном до 13-14 ч, следует нарезать в те же сутки. В покрытии, уложенном во второй половине дня, для обеспечения трещиностойкости следует устраивать контрольные поперечные швы через две-три плиты комбинированным способом, а последующую нарезку промежуточных швов производить в затвердевшем бетоне.
При устройстве контрольных поперечных швов комбинированным способом в бетон следует заложить эластичную ленту (прокладку) толщиной 0,2-3,0 мм, а затем по ленте следует нарезать паз шва в затвердевшем бетоне. В качестве эластичной прокладки может использоваться полиэтиленовая лента и другие аналогичные материалы, закладываемые после отделки поверхности бетонного покрытия. Установка ленты по СНиП 3.06.03.-85 не допускается, если бетонная смесь потеряла подвижность и лента не омоноличивается. Лента должна закладываться на глубину не менее 1/4 толщины покрытия и выступать над поверхностью на 0,5-1,0 см.
В конце рабочей смены и в случае вынужденного перерыва работ следует устраивать рабочие поперечные швы, как правило, по типу швов коробления с помощью приставной опалубки. Укладку покрытия от рабочего шва следует продолжать после снятия опалубки и обмазки торца плиты разжиженным битумом или пленкообразующим материалом. Если в данном месте необходим шов расширения, его устраивают на расстоянии одной плиты перед рабочим швом или после него.
Работы по герметизации швов производят в сухую погоду при температуре воздуха не ниже +5 °С. Заполнение швов, нарезанных в свежеуложенном бетоне, производят через 7 суток, а в затвердевшем бетоне - немедленно после их промывки и просушки.
Работы по заполнению деформационных швов мастиками, приготовленными на основе битума, надлежит выполнять в такой последовательности:
а на дно паза шва уложить хлопчатобумажный шнур;
а стенки паза шва смазать разжиженным битумом;
а паз шва заполнить мастикой на 2-3 мм выше уровня покрытия;
□ выступающие над пазом шва излишки мастики срезать острым скребком.
Герметизирующие материалы, приготовленные на основе битума, перед применением необходимо разогреть до температуры 150-180 °С.
К атегория: - Техника при ремонте автомобильных дорог
