Особенности технологии устройства макрошероховатых дорожных покрытий на мостовых сооружениях

УДК 625. 7/.8

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ УСТРОЙСТВА МАКРОШЕРОХОВАТЫХ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ НА МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЯХ

ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», Министерство образования и науки Российской Федерации, Пермь, Россия, (614990, г. Пермь, Комсомольский просп., д. 29), e-mail: *****@***ru.

В настоящее время существуют различные виды шероховатой поверхностной обработки ездового полотна на мостовых сооружениях, которые можно устраивать разнообразными методами с использованием разнообразного оборудования. Особенностью устройства шероховатой поверхностной обработки ездового полотна на мостовых сооружениях являются технологии применения распределителей литой асфальтобетонной смеси на основе полимерно-битумных вяжущего, а также с использованием сероасфальтобетона.

Ключевые слова: технология устройства покрытия, шероховатая поверхностная обработка, мостовое полотно, литой асфальтобетон, сероасфальтобетон

FEATURES OF TECHNOLOGY OF THE DEVICE OF MACROROUGH ROAD CARPETS ON BRIDGE CONSTRUCTIONS

Yankovsky L. V.

Perm national research polytechnical university, Perm, Russia

(614990, Perm, Komsomol avenue, 29), e-mail:  *****@***ru.

Now there are different types of a rough surface treatment of a riding cloth on bridge constructions which can be arranged with various methods with use of the various equipment. Feature of the device of a rough surface treatment of a riding cloth on bridge constructions are technologies of use of distributors of a cast asphalt concrete mixture on the basis of polymeric and bituminous knitting, and also with use of a seroasfaltobeton.

Keywords: technology of paving, rough surface treatment, bridge cloth, cast asphalt concrete, seroasfaltobeton

Создание макрошероховатых дорожных покрытий на мостовых сооружениях обладает определенной спецификой. Это обусловлено, прежде всего особенностями конструкции дорожного покрытия (ездового полотна) мостового сооружения [1, 2].

В частности, на мостовых сооружениях начинают в массовом порядке применять в качестве конструктивных элементов технологически недоуплотняемые (эластичные) слои обычного асфальтобетона с посыпкой и прикаткой щебня и верхние слои литого асфальтобетона на основе полимерно-битумных вяжущих с распределением и втапливанием черненного щебня [3, 4].

Один из примеров такого технического решения на мостовом переходе через реку Волга у с. Пристанное в Саратовской области представлен на рисунках 1 и 2.

 

Рис. 1. Конструкция дорожной одежды мостового полотна на мостовом переходе ч. р. Волга в Саратовской области

Рис. 2. Схема ездового полотна на основе литого асфальтобетона

Работы выполнялись финской фирмой «Лемминкайнен». Этапы технологического процессов распределения щебня щебнераспределителем и втапливание щебня легким катком представлены на рисунках 3 и 4.

 

  Рис. 3 - Распределение щебня  Рис. 4. Втапливание щебня

  щебнераспределителем  легким катком

Типовой вид макрошероховатого дорожного покрытия на ездовом полотне мостового сооружения после втапливания щебня имеет вид, представленный на рисунке 5.

Рис. 5. Типовой вид макрошероховатого покрытия на ездовом полотне

Преимущества данной технологии перед традиционными:

- для всех слоёв одежды, с основанием на железобетоне и металле, применяется один тот же полимербитумный материал, который обеспечивает тем самым совместную работу этих слоев, т. к. придает им одинаковую деформативность;

- слои одежды имеют высокую пластичность и обеспечивают совместную работу дорожной одежды и пролетного строения;

- горячие слои из однородного материала укладываются последовательно, что повышает трещиностойкость при динамическом воздействии транспорта и при перепадах температуры воздуха;

- поверхностный слой сцепления, устроенный в литом асфальте, повышает износоустойчивость дорожной одежды и комфортность движения автомобильного транспорта;

- способ и состав укладки мастики для гидроизоляции образует водонепроницаемое бесшовное макрошероховатое дорожное покрытие [2].

При проектировании и устройстве макрошероховатого дорожного покрытия мостовых сооружений (ездового полотна)  используется литая асфальтобетонная смесь. По назначению их разделяют на 5 типов [2]:

I тип - устройство покрытий для проезжей части путепроводов,  мостов, эстакад, паркингов, и т. п.; II тип - устройство покрытий для проезжих частей дорог I, II и III категорий, магистралей общегородского назначения регулируемым и непрерывным движением, мостов, аэродромов, путепроводов эстакад и т. п.; III тип – устройство несущих слоев для основания дорог I, II и III технических категорий и магистралей общегородского назначения; IV тип - устройство покрытий для ремонта полов, тротуаров, кровли и стяжек; V тип - устройство покрытий для гидроизоляции, ямочного ремонта автомобильных и городских дорог, ремонта покрытий трамвайных путей.

Литая сероасфальтобетонная смесь по назначению подразделяется на два следующих типа:

I тип – смесь, применяемая при строительстве, капитальном и текущем ремонте мостового полотна, проезжей части улиц, дорог и путепроводов; II тип - смесь, применяемая при строительстве, капитальном и текущем ремонте тротуаров, велосипедных и пешеходных дорожек.

Данная литая асфальтобетонная смесь, указанных типов, отличается качеством рецептуры, входящих компонентов, консистенцией и рабочей температурой.

Литая асфальтобетонная смесь I, II, III и IV типа укладывается в сухую погоду осенью и летом при температуре не ниже +10°С, а весной - не ниже +5°С. Требования к подготовленной поверхности заключаются в следующем - она должна быть сухая, не мерзлая и чистая. Поверхность должна соответствовать техническим нормам данной категории дороги и ровности для всех слоёв - без ям, выбоин и трещин. Поверхность без пропусков равномерно грунтуется горячей битумной эмульсией или битумом (расход 0,3-0,5 л/м2). Места сопряжений старого и нового покрытия должны тоже быть прогрунтованы. Литая смесь V типа при ямочном ремонте укладывается круглогодично, а при новой ШПО производится только в сухую и теплую погоду.

Литую асфальтобетонную смесь II типа укладывают обычным асфальтоукладчиком на пневмоходу, выдерживая заданные толщину слоя, ровность и поперечный уклон с помощью предварительно налаженных рабочих органов и автоматической следящей системы.

Смесь распределяют на ширину,  кратную ширине проезжей части, но не более 6 м. Рекомендуемая скорость укладки 2-3 м/мин при температуре воздуха 200С, толщине слоя 40 мм и наличии 5-6 автомобилей со смесью. Укладку  рекомендуется вести непрерывно. Толщина укладываемого слоя в неуплотнённом состоянии принимается на 5-10 % больше проектной. Уплотнение слоя производят  катком с гладкими вальцами  массой до 6 т за 5-6 проходов по одному следу по продольной спайке  с заходом вальца на свежеуложенную полосу на 30 см и от другого края полосы к спайке. Требуемые фрикционные характеристики уложенного слоя придают путем распределения и укатки фракционированного щебня.

Литую асфальтобетонную смесь IV типа с учётом  специфики работ на мостовом полотне укладывают вручную. Перед укладкой все швы и места сопряжения с элементами мостового полотна обрабатывают полимерно-битумным вяжущим. Смесь из термоса-миксера через люк выдают в специальные тележки с шандорным затвором на резиновом ходу для  последующей выдачи на место укладки. Разравнивание производят специальными скребками. Поверхность затирают песком.

Вибролитой асфальтобетон - материал для устройства и ремонта дорожных покрытий. Устроенное покрытие отличается повышенной плотностью, деформационной устойчивостью и шероховатостью. Срок службы 15-20 лет. Смесь относится ко II типу литых смесей по ТУ 400-24-159-89*. Компоненты – традиционные: мелкий щебень, песок, минеральный порошок и обычный дорожный битум. Смесь не нуждается в добавках полимеров. Её приготовляют на стандартной  асфальтосмесительной установке периодического действия.

По сформировавшемуся, но ещё тёплому покрытию из вибролитого асфальтобетона асфальтоукладчиком распределяют очень горячую многощебенистую смесь слоем 20 мм. Горячая смесь, контактируя с тёплым покрытием, нагревает его поверхность и плавит тонкую плёнку асфальтового раствора. Следующая за распределением смеси работа катка обеспечивает её частичное проникание вглубь покрытия, упрочняя его структуру и улучшая фрикционные характеристики поверхности.

За счет использования местных материалов и меньшей толщины (40 мм) стоимость устройства 1,0 м2 покрытия из вибролитого асфальтобетона с шероховатым слоем практически такая же, как  из мелкозернистой смеси типа  «Б» слоем 50 мм.

В настоящее время технология (таблица) штатно используется в ряде регионов России с неблагоприятными климатическими условиями [2].

Таблица. Характеристики технологического процесса

Область шероховатых тонкослойных покрытий (ШТП) распространяется не только на покрытия из вибролитого асфальтобетона. Практика показала их весьма высокую эффективность на мостовых покрытиях.

Перед устройством ШТП поверхность старого покрытия очищают, ремонтируют, выравнивают и грунтуют. После укладки и формирования слоя  движение транспорта открывают без ограничения скоростного режима. Защитный слой из литого сероасфальтобетона толщиной 40 мм укладывается на слой мастики.

Перед укладкой литой смеси выглаживающая плита асфальтоукладчика или щебнераспределителя устанавливается на брус (толщиной с устраиваемый слой) или начало ранее уложенного предыдущего слоя.

Включаются приборы разогрева бункера, плиты и двигатель. Устанавливают следящую систему в рабочее положение. Скользящая опалубка применяется для устранения расползания укладываемого слоя. Если её нет, то до начала укладки смеси, устанавливаются в продольном направлении и закрепляются упорные металлические или деревянные брусья (длиной по 6 м). При работе только с одним распределителем надо следить, чтобы длина захваток была выполнена из расчета, что край смежных полос имел температуру не ниже 70–80°С.

Смеси распределяются асфальтоукладчиком для литой асфальтобетонной смеси (тип Vogelе 15-02 GAF) или распределителем (тип GB фирмы Faendrich AG или тип ЕВ фирмы Linhoff) без уплотнения. Черный горячий щебень доставляется на объект строительства в самосвале заранее и в  количествах, необходимых для безостановочной работы. Он распределяется равномерно вручную или щебнераспределителем по поверхности дорожного покрытия.

Движение транспорта по покрытию с готовой ШПО открывается не ранее, чем через три часа после завершения всех работ и остывания покрытия до температуры окружающего воздуха [2].

Полимер-битум – дорожный нефтяной битум, который модифицирован полимерными добавками типа стирол-бутадиен-стирола (SBS) [5]. При получении полимер-битума (полимер-битумного вяжущего – ПБВ) применяют модификаторы: кратон, финапрен, калпрен, и другие отечественные аналоги типа ДСТ-30-01.  Полимерную добавку SBS вводят в горячий с температурой 180оС битум в количестве 8,5-10 % от массы  вяжущего, который готовят 4 часа. Разжиженный полимер-битум получают растворением полимер-битума  растворителем типа Solvessa 100 при содержании в нём не менее 0,5 % по массе поверхностно-активного вещества (ПАВ) типа диамина. Мастику получают смешиванием полимер-битума ПБВ 40 (60), песка и минерального порошка и применяют для гидроизоляции проезжей части мостов, подземных сооружений. Их можно наносить на металлические, бетонные и деревянные поверхности.

Полимер-битум ПБВ 40 (60) приготовляют смешиванием 90–91,5 % битума марки БНД 60/90 (90/130) с 8,5-10 % полимерной добавки SBS (стирол-бутадиен-стирол) в термосе-миксере в течение 4 часов при температуре не выше 200-210оС, не допуская местного перегрева. Полимер-битум должен быть использован не позднее, чем через 6 часов после расплавления.

Разжиженный полимер-битум (РПБ) для грунтования поверхности мостового полотна приготовляют смешиванием 34 % полимер-битума ПБВ-60 с 7-9 % растворителя, 0,5 % адгезионной добавки – диамина и 56,5 % бензина. Готовое к употреблению РПБ затаривают в ёмкости объёмом 30-50 л. Мастику приготовляют на асфальтосмесительной установке с температурой не менее 180оС.

При выполнении работ проверяют равномерность распределения вяжущих материалов, поперечный и продольный уклоны, толщину,  ровность слоёв и гер-метичность сопряжений с элементами мостового полотна. Шероховатость покры-тия измеряют методом «песчаного пятна» в соответствии со СНиП 3.06.03-85. Средняя глубина впадин должна составлять 2-5 мм в зависимости от крупности применяемого щебня. Лаборатория должна вести ежедневные наблюдения за технологическими операциями с составлением отчётов по подготовке мостового полотна, его гидроизоляции и устройству конструкции дорожной одежды.

Выводы:

В настоящее время существуют различные виды ШПО ездового полотна на мостовых сооружениях, которые можно устраивать разнообразными методами с использованием разнообразного оборудования. Особенностью устройства ШПО ездового полотна на мостовых сооружениях являются технологии применения распределителей литой асфальтобетонной смеси на основе полимерно-битумных вяжущего, а также с использованием сероасфальтобетона.

Список литературы

Матвеев, ­стойкие противоскользящие покрытия для разводных пролетов мостов / , , // Защитные композиционные материалы и технологии третьего тысячелетия. Тез. докл. 2-й Междунар. науч.-практ. конф. – С.-Пб. : Изд-во ПГУПС, 2001. – С. 25 - 29. Устройство шероховатых поверхностных слоев на покрытиях автомобильных дорог и мостовых сооружений / , . – М., 2005. – 100 с. (Автомоб. дороги и мосты: Обзорн. информ./ ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР»; Вып. 3). Совершенствование методов нормирования макрошероховатых дорожных покрытий с учетом безопасности дорожного движения: монография / , , . – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. – 154 с. Долговечность бетонных конструкций транспортных сооружений: монография / , ; под ред. . – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – 220 с. ГОСТ Р 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия».

References

1.        Matveev, G. V. Iznosostoikie protivoskol'ziashchie pokrytiia dlia razvodnykh proletov mostov / G. V. Matveev, P. Iu. Nesteriuk, G. I. Nikolaev // Zashchitnye kompozitsionnye materialy i tekhnologii tret'ego tysiacheletiia. Tez. dokl. 2-i Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. – S.-Pb. : Izd-vo PGUPS, 2001. – S. 25 - 29.

2.        Ustroistvo sherokhovatykh poverkhnostnykh sloev na pokrytiiakh avtomobil'nykh dorog i mostovykh sooruzhenii / A. V. Kochetkov, P. sliganov. – M., 2005. – 100 s. (Avtomob. dorogi i mosty: Obzorn. inform./ FGUP «INFORMAVTODOR»; Vyp. 3).

3.        Sovershenstvovanie metodov normirovaniia makrosherokhovatykh dorozhnykh pokrytii s uchetom bezopasnosti dorozhnogo dvizheniia: monografiia / A. V. Kochetkov, A. V. Chvanov, L. V. Iankovskii. – Perm': Izd-vo Perm. nats. issled. politekhn. un-ta, 2015. – 154 s.

4.        Dolgovechnost' betonnykh konstruktsii transportnykh sooruzhenii: monografiia / V. G. Pastushkov, L. V. Iankovskii; pod red. A. V. Kochetkova. – Perm': Izd-vo Perm. nats. issled. politekhn. un-ta, 2013. – 220 s.

5.        GOST R 52056-2003 «Viazhushchie polimerno-bitumnye dorozhnye na osnove blok-sopolimerov tipa stirol-butadien-stirol. Tekhnicheskie usloviia».

Об авторе:

— канд. техн. наук, доцент кафедры «Автомобили и технологические машины» Автодорожного факультета ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», Пермь, Россия, (614990, г. Пермь, Комсомольский просп., д. 29), e-mail: *****@***ru.

Шифр основной специальности - 05.23.11

Рецензент: д. т.н., проф. , СГТУ.