Поверхностная обработка. Устройство поверхностной обработки покрытий Поверхностная обработка асфальтобетонного покрытия

Чтобы обеспечить надежное всесезонное функционирование автомобильных дорог в условиях увеличения интенсивности транспортных потоков, необходим мониторинг их состояния и своевременное устранение дорожных дефектов, вызванных действием природных факторов и несоблюдением правил перевозки грузов. Научно обоснованное внедрение инновационных технологий, основанных на применении новых материалов, позволяет добиться высоких результатов в этой сфере.

Шероховатая поверхностная обработка с распределением вяжущего и щебня «Чип Сил» (Chip Seal) применяется для восстановления защитных свойств дорог чаще других аналогичных способов. Принцип устройства покрытия такого типа достаточно прост. После нанесения вяжущего, распределения на нем инертного материала и его уплотнения получается относительно прочный слой износа с ровной шероховатой поверхностью, с хорошими сцепными свойствами и антибликовым эффектом. «Чип Сил» заполняет и герметизирует микротрещины, а также ограничивает доступ воды к верхнему слою асфальтобетона. Такой вид защитной обработки позволяет избежать укладки нового асфальтобетонного слоя в тех случаях, когда существующее покрытие еще не очень сильно изношено. Снижение затрат при этом может достигать 50%.

Соотношение материалов должно быть таким, чтобы получилась монолитная структура из щебенок, покрытых битумом на 2/3 высоты. Расход вяжущего составляет примерно 10% относительно расхода щебня, из них 8% идет на закрепление отдельных щебенок, а 2% – на герметизацию дефектов старого покрытия. В зависимости от заданных условий применяют несколько видов поверхностной обработки: с однократным распределением вяжущего и щебня, с двукратным распределением щебня на один слой вяжущего, с двукратным распределением вяжущего и щебня. Двукратное распределение материалов помогает улучшить ровность, повысить прочность и сдвигоустойчивость покрытия.

При устройстве «Чип Сил» могут быть применены различные типы вяжущего, например модифицированные и немодифицированные, быстрораспадающиеся и среднераспадающиеся битумные эмульсии, модифицированный полимером или резиновой крошкой асфальтобетон, а также немодифицированный асфальтобетон. Соответствующий тип вяжущего выбирается на основании оценки состояния дорожного покрытия, климата, свойств инертного материала, требуемого срока службы и стоимости работ. Состояние щебня тоже имеет большое значение. Он должен быть одного размера, дробленым и твердым, для того, чтобы обеспечить длительный срок эксплуатации покрытия. Битумная эмульсия не прилипнет к слишком пыльному или слишком влажному щебню.

«Чип Сил» применяется для профилактики деформации и разрушения дорог, поэтому не подходит для проблемных покрытий. Будущая основа должна быть прочной и не иметь структурных повреждений. Допускаются лишь незначительные дефекты на поверхности. Погодные условия во время работ оказывают непосредственное влияние на их эффективность. Погода должна быть сухой и теплой, чтобы способствовать наилучшей укладке вяжущего и его отверждению.

В состав звена техники для поверхностной обработки входят машины для предварительной очистки покрытия от пыли и грязи, распределения битума и щебня, уплотнения нанесенного слоя и подметания. При традиционном раздельном распределении самосвал с щебнераспределительным оборудованием движется за гудронатором задним ходом и рассыпает щебень перед собой. При синхронном распределении вяжущее и щебень попадают на поверхность за битумощебнераспределителем почти одновременно, с интервалом менее 1 секунды. В этом случае не успевшее остыть вяжущее заполняет микропоры щебня, что обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики покрытия. Равномерность розлива вяжущего достигается перекрытием струй на заданной высоте. Для этого необходимо отрегулировать высоту гребенки и струю форсунок. Уплотнение слоя щебня должно быть выполнено сразу же после его укладки.

Чтобы избежать дробления каменного материала, для уплотнения используются пневмошинные катки с давлением в шинах от 0,7 до 0,8 МПа с нагрузкой на колесо не менее 1,5 т. Чтобы щебенки не сдвинулись, скорость катков не должна превышать 10 км/ч. Число проходов при этом может варьироваться от одного до шести. Финишные проходы можно выполнить легкими тандемными или комбинированными катками. После завершения работ дорога открывается для движения, но с соблюдением скоростного ограничения до 40 км/ч на период до пяти дней, чтобы не допустить повреждения автотранспорта, связанного с выбросом щебня из-под колес. Как только слой сформируется, отслоившийся щебень необходимо удалить щеткой, например, поливомоечной машины или КДМ. Давление щетки на поверхность не должно быть слишком сильным.

Участники рынка

Специалисты французской компании SECMAIR (с 2008 г. входит в группу компаний FAYAT ), крупного европейского разработчика и производителя техники для содержания дорог, в 1985 г. первыми внедрили в производство битумощебнераспределитель (чипсилер) с технологией синхронного распределения вяжущего и щебня. Современный вариант чипсилера на базе шасси грузового автомобиля – это высокотехнологичный комплекс для ремонта и содержания автодорог с компьютерным дозированием материалов. Чтобы сократить время, требующееся для пополнения запасов, на чипсилеры установлены большие емкости, вмещающие до 9000 л вяжущего и до 9 м 3 инертного материала, что позволяет наносить за один проход слой шириной до 4,5 м, которая соответствует одной полосе движения. Для загрузки щебня используется установленный на автомобиль манипулятор с грейферным ковшом. Чтобы сэкономить вяжущее и щебень, при необходимости можно наносить покрытие локально на участки полотна, где появились трещины, используя систему GPS. Камера, расположенная в передней части автомобиля, распознает области, подлежащие обработке, и передает данные системе управления New Pilot, которая, в свою очередь, отображает их на дисплее в кабине оператора.

Для российского рынка SECMAIR предлагает модель чипсилера 320-2 на шасси КАМАЗ с резервуаром для вяжущего объемом 3500 л, покрытым 10-сантиметровым слоем теплоизоляции Rockwool. В состав системы подогрева входят автоматическая дизельная горелка с электроподжигом и бак для дизельного топлива объемом 50 л. Распределительная гребенка с подогревом и с возможностью бокового смещения на 200 мм включает 28 форсунок с плоской струей. Равномерность розлива вяжущего достигается за счет тройного перекрытия струй при положении гребенки на определенной высоте. После раздачи вяжущего остатки из контура вяжущего и гребенки всасываются обратно в емкость.

Система распределения щебня шириной 3,2 м оснащена 14-ю заслонками с автоматически регулируемой подачей. Распределительный барабан с гидравлическим приводом диаметром 220 мм создает поток щебня. Управление системой распределения осуществляется микропроцессором, который рассчитывает и корректирует подачу битумного насоса в зависимости от скорости движения машины, измеряемой радаром, количества задействованных форсунок и ширины распределения материала. Оператор имеет возможность перейти на полуавтоматический режим работы и самостоятельно управлять отдельными заслонками и форсунками или их группами, активировать отдельно режим подачи вяжущего, режим распределения щебня или оба режима одновременно.

Совместно с компанией SECMAIR российская компания «Спецдортехника» выпускает битумощебнераспределитель СДТ-126 с цистерной для вяжущего объемом 3500 л и с кузовом вместимостью 5,5 м 3 , которого хватает в среднем на 3,3 мин работы. Гребенка СДТ-126 расширяется от 2,5 м до 3,1 м с шагом 0,22 м, расход вяжущего составляет от 0,3 до 3 м 2 с шагом 0,05 м 2 . Температура вяжушего поддерживается автоматически с помощью дизельной горелки. В качестве опции машина, имеющая рабочую скорость от 3 до 5 км/ч, может быть оснащена металлическими вальцами для предварительной прикатки щебня.

Укладочные машины OB-VARIO компании Schäfer-Technic , как указывает производитель, отвечают современным требованиям, предъявляемым к содержанию и ремонту дорог и подходят для поверхностной обработки на федеральных, областных, районных дорогах, а также на дорогах внутри населенных пунктов. Оборудование Schäfer-Technic позволяет использовать любые типы вяжущего и высокосортные щебни, отличается большой производительностью и качеством. Загрузочное приспособление позволяет загружать щебень из самосвала и подавать его в бункер прямо на рабочей площадке. За счет этого достигается значительное повышение производительности за смену. Благодаря дозировочной автоматике с сенсорным управлением вяжущее и щебень подаются в нужном количестве без ограничений на всю рабочую ширину. Оператор задает желаемую дозировку на мониторе. Топовая модель 45/12 STH с рабочей шириной 4,5 м смонтирована на полуприцепе, оснащена цистерной для вяжущего объемом 12 000 л и бункером для щебня на 17,5 т.

Модель щебнераспределителя KD 3D , которую производит польская машиностроительная компания MADROG , смонтирована на базе прицепа и предназначена для работы в составе звена, состоящего из тягача и битумовоза. Кроме того, фирма MADROG, основанная в 1985 г., выпускает гудронаторы, укладчики обочин, оборудование для поверхностной обработки и ремонта дорог. Все узлы и детали этого бренда, по заявлению MADROG, проходят многократные испытания. «Дорожный комбайн» KD 3D оборудован бункером для щебня и битумным насосом для забора вяжущего из внешней цистерны, производительность которого автоматически синхронизируется с подачей щебня.

Кроме того, электронная система поддерживает заданную оператором подачу вяжущего и щебня вне зависимости от скорости движения, учитывает пройденное расстояние и обработанную площадь. Ширина распределения KD 3D составляет 2,5 м (3 м предлагается в качестве опции). Каждая из подающих форсунок с пневмоприводом может включаться отдельно. Такая функция необходима для ямочного ремонта или для устранения колейности. Оператор имеет возможность изменять ширину, длину и плотность распределения материалов непосредственно во время движения. Для предварительного уплотнения служат встроенные прикаточные валики с пневматическим приводом. Для лучшего обзора рабочей площадки рабочее место оператора, оборудованное пультом управления с электронным дисплеем, находится в передней части машины.

Технологии поверхностной обработки традиционно очень популярны у подрядчиков из Франции, именно поэтому компания Acmar из французского города Краон сосредоточила свои усилия на разработке техники для распределения щебня и битума. Acmar предлагает две модели с синхронным распределением, RGA и RGS . Модель RGA с баком вяжущего от 5000 до 8000 л монтируется на 3- или 4-осное шасси. Для подогрева вяжущего используется автоматическая горелка, которая управляется компьютером. Очистка системы также компьютеризирована. Производительность битумного насоса составляет 45 м 3 /ч. Кузов для щебня с встроенным толкателем имеет объем от 6 до 8 м 3 . Максимальная ширина телескопических гребенок для распределения щебня и битума составляет 4,4 м. Для заделки выбоин предусмотрена штанга для подачи материала с катушкой и гибким шлангом, а также поддон с лопатой. Управление оборудованием производится джойстиком из кабины водителя. Все рабочие параметры сохраняются в памяти системы управления. RGS представляет собой аналогичную машину, но с меньшими емкостями для материалов: цистерна и кузов – до 6 м 3 .

Одна из последних разработок компании – первый в мире фронтальный распределитель щебня , который крепится к передней части самосвала, перед кабиной водителя. Использование данного оборудования обеспечивает возможность самосвалу со щебнем двигаться передним ходом, следуя сразу за автогудронатором. К преимуществам новой концепции можно отнести повышенную безопасность, точную подачу с автоматическим управлением и телескопическим расширением до 4,4 м, а также возможность демонтажа передней навески, что позволяет использовать самосвал круглый год, в том числе по прямому назначению.

Итальянская компания MASSENZA с более чем более 70-летним опытом работы считается одним из мировых лидеров в области битумных технологий. В настоящее время MASSENZA сосредоточила свои усилия на разработке нового оборудования для обслуживания дорог. Комбинированная машина COMBIMAS 10 , предназначенная для устройства покрытий «Чип Сил», сокращает время выполнения работ за счет инновационной системы загрузки материалов с двумя транспортерами с гидроприводом. Щебень в бункер объемом 10 м 3 можно загружать прямо из самосвала, без фронтального погрузчика. У теплоизолированной минеральной ватой кубической емкости для вяжущего из конструкционной стали марки S355JR объем также составляет 10 м 3 , а толщина стенок – 4 мм. В качестве вяжущего допускается применение битума, битумной эмульсии, полимерно-битумных материалов, при этом обеспечивается производительность до 20 000 м 2 в смену. Для подогрева битума используется маслонагревательная станция с автоматической дизельной горелкой, что позволяет сэкономить до 30% дизельного топлива по сравнению с факельными системами подогрева, сохранить свойства битумного материала и использовать его полностью, без необходимости поддерживать технологический объем вяжущего. Гребенка подогревается горячим маслом по всей ширине. Система дозирования регулирует подачу материала в зависимости от температуры, давления, скорости движения автомобиля, размера форсунок, что позволяет в автоматическом режиме распределять битумное сырье. Дозирование осуществляется с точностью до 10 г вяжущего на квадратный метр покрытия. Дополнительный ручной распределительный пистолет с тремя форсунками и гибким шлангом длиной 4 м используется для локальных работ. В качестве силовой установки используется дизельный двигатель Deutz BF4M2012 мощностью 74,9 кВт при 2500 оборотах в минуту.

Битумощебнераспределитель ДС-180 производства ОАО «Кургандормаш» ;также позволяет производить шероховатую поверхностную обработку с синхронным распределением вяжущего материала и щебня. Битумощебнераспределитель ДС-180 состоит из автомобильного тягача КАМАЗ-65116 и полуприцепа, на раме которого установлено оборудование. Комплект включает битумную цистерну объ­емом 6 м 3 с теплоизолирующим слоем стекловолокна толщиной 50 мм, распределитель битума циркуляционного типа, битумный насос, бункер-накопитель для щебня объемом 10 м 3 , щебнераспределитель роторного типа, уплотнитель щебня, механизм загрузки и рабочую площадку оператора. Подогрев битума в цистерне обеспечивается стационарной дизельной горелкой через жаровую трубу. Максимальная ширина распределения ДС-180 составляет 3,5 м с шагом изменения 0,19 м. По заявлению производителя, машина позволяет улучшить качество поверхностной обработки, повысить ее однородность и существенно снизить себестоимость выполняемых работ.

Российские дороги в основном выполнены из асфальтобетона, сохранить который в первозданном виде надолго в нашем климате достаточно сложно. После первых лет эксплуатации на некоторых участках дорог из-за слабого основания может образоваться колейность, весной появляются выбоины, продольные и поперечные трещины. Уже на ранней стадии износа дорожники должны выполнять комплекс работ по предупреждению дальнейшего разрушения дорожного полотна. Для продления долговечности применяются все новые материалы и передовые технологии, позволяющие добиться хороших результатов.

Чтобы увеличить межремонтный срок автомобильных дорог, был разработан метод «Чип Сил», с помощью которого быстро и с наименьшими затратами наносится тонкий слой износа. Специалисты утверждают, что, если такая работа выполнена своевременно и с соблюдением всех технологических требований, о новом ремонте можно забыть на годы. «Чип Сил» традиционно обеспечивает быструю, надежную и экономичную обработку поверхности, защищая ее от воды и повышая износостойкость.

Последние технологические и конструкторские достижения в области материалов и оборудования позволили существенно снизить зависимость результата от опыта, интуиции и навыков ремонтной бригады, которые были определяющими в недавнем прошлом. Так, по содержанию влаги, связанному с адгезией, можно точно рассчитать, когда начинать очистку лишних щебенок и открывать движение. Специальные тесты позволяют оценить физические свойства эмульсии. Практикуется использование одномерного щебня узких фракций, полимерных эмульсий, минеральных добавок, волокон, резиновой крошки и т. д. Применение компьютерного управления упрощает равномерное нанесение материалов и позволяет быстро вносить необходимые корректировки.

Таким образом, сегодня обработка способом «Чип Сил», наряду с технологиями «Сларри Сил» и «Новачип», надежно сохраняет различные дорожные покрытия при самых разнообразных условиях выполнения работ.

Поверхностная обработка - это технологический процесс сооружения слоев износа замыкающего слоя покрытия или создание шероховатой поверхности путем розлива вязкого битума и россыпи по нему прочных каменных материалов размерами 5...25 мм.

Одиночная поверхностная обработка устраивается на покрытиях из асфальтобетонной смеси типов В и Д всех марок, типов Б и Г марок II и III , а также на покрытиях, устраиваемых по методу пропитки или из грунтов, обработанных органическими (неорганическими) вяжущими материалами.

Поверхностная обработка выполняется по чистому, сухому и незапыленному покрытию при температуре воздуха не ниже + 15 ° С.

В качестве вяжущего материала применяется вязкий битум марок БНД (БН) 60/90, БНД (БН) 90/130, БНД (БН) 130/200, а минерального материала - щебень, преимущественно кубовидной формы фракций 5...10, 10...15, 15...25 мм из горных трудношлифуемых пород прочностью не ниже 120 МПа. Щебень должен быть чистым, без пыли и грязи.

Температура розлива битума марок БНД (БН) 60/90, БНД (БН) 90/130 - 130...160 ° С, марок БНД (БН) 130/200 - 100...130 ° С.

Более качественная поверхностная обработка производится с применением черного щебня фракций 10...15, 15...20 мм. Черный щебень укладывается битумощебнераспределителем типа РД-701 полосой 3,5 м с технической производительностью до 4000 м 2 /ч.

Однако оба эти способа поверхностной обработки имеют существенные недостатки.

1. Щебень, трудношлифуемый, кубовидной формы, прочностью 120 МПа, является дефицитным материалом.

2. Недостаточный срок службы, высокий уровень шума транспорта, интенсивный износ покрышек.

3. Вырванные зерна щебня снижают безопасность движения транспорта, особенно, при попадании в лобовое стекло.

Поверхностная обработка из песчано-резинобитумной смеси устраняет вышеперечисленные недостатки, исключает сдвиговые деформации и улучшает эксплуатацию дороги зимой.

Смесь можно готовить на обычных установках АБЗ с добавлением агрегата для подачи резиновой крошки в смеситель.

Состав смеси:

песок речной фракции 0,5 мм - 78 %;

минеральный порошок (зола уноса) - 15 %;

дробленая резина размером 0...1,5 мм - 7 %;

битум вязкий марок БНД 60/90, БНД 90/130 - 11,5 % от общей массы.

Песок, нагретый до 220 ° С, минеральный порошок, резиновая крошка перемешиваются в течение 30 с.

Далее в бункер подается битум с температурой 150... 160 ° С и смесь перемешивается в течение 1 мин. Готовая смесь с температурой 160... 170 ° С укладывается асфальтоукладчиком (битумощебнераспределителем) толщиной слоя 1,0...1,5 см по подгрунтованному покрытию жидкими битумом СГ (МГ) 70/130 из расчета 0,5...0,8 л/м 2 .

Уплотнение щебня (смеси) выполняется тяжелыми катками массой 10...18 т за 4...6 проходов по одному следу.

Повышения шероховатости и уплотнения покрытия можно добиться путем втапливания черного щебня в свежеуложенный верхний слой покрытия из малощебенистой или песчаной смеси - сайт. Верхний слой покрытия предварительно подкатывается самоходным катком массой 6...8 т за 2...4 прохода. Щебень распределяется щебнераспределителем из расчета:

фракции 5...10 мм - 12...14 кг/м 2 ,

фракции 10...15 мм - 15...17 кг/м 2 и фракции 15...20 мм - 18...21 кг/м 2 .

Втапливание черного щебня в верхний слой покрытия производится самоходным катком массой 6...8 т за 2...4 прохода. Дальнейшее уплотнение верхнего слоя покрытия выполняется тяжелыми катками массой 10...18 т за 12...18 проходов.

При устройстве поверхностной обработки с использованием вспененного битума применяют те же самые марки битума и щебня. Вспененный битум представляет собой конгломерат, состоящий из пузырьков воздушно-паровой смеси, стенки которых состоят из пленок битума. Вспенивание происходит при подаче в битум воды в количестве 1.... Оптимальное количество воды определяется опытным путем для каждого конкретного случая. Поверхностную обработку с применением вспененного битума устраивают при температуре воздуха не ниже +10 °С.

Розлив вспененного битума производится автогудронатором или битумощебнераспределителем типа РД-701, дооборудованным системой вспенивания.

Преимущества применения вспененного битума:

улучшение качества розлива (слой более тонкий, сплошной, равномерный по толщине);

уменьшение расхода вяжущего;

возможность разливать вяжущее при влажной погоде;

лучшая адгезия с каменным материалом и покрытием.

Температура битума при заливе в емкость 170...190 ° С, а при розливе 150...170 ° С.

Машина РД-701 может работать в режиме розлива битума с одновременной россыпью щебня, либо эти операции выполняются самостоятельно, раздельно. При перерывах в работе с подачей щебня за 2...3 м до остановки битум перекрывается, остатки из системы стекают и засыпаются щебнем.

Вслед за РД-701 бригада из 4...5 дорожных рабочих исправляет возникающие дефекты поверхностной обработки. Укатка выполняется катками массой 10...13 т за 3...5 проходов со скоростью 2...4 км/ч.

На дорогах с интенсивным тяжелым движением транспорта в качестве износа устраивают шероховатые слои толщиной 1,5, 2,0, 2,5 см из горячих щебеночных (50...85 % щебня) асфальтобетонных смесей по подгрунтованному покрытию жидким битумом из расчета 0,3...0,5 л/м 2 . Смесь распределяется асфальтоукладчиком и уплотняется при температуре 120...140 ° С катками массой до 9 т на пневмоходу за 8...12 проходов и тяжелыми гладковальцовыми катками массой 10...18 т за 6...10 проходов. Расход смеси зависит от крупности щебня и составляет от 30 до 60 кг/м.

Двойная поверхностная обработка применяется при значительных повреждениях асфальтобетонных и цементобетонных покрытий.

Щебень, не обработанный вяжущими материалами, допускается применять на дорогах при интенсивности движения транспорта не более 1000 авт./сут.

К устройству поверхностной обработки на старых покрытиях приступают после устранения всех повреждений и деформаций (выбоин, просадок и т.д.) тщательной очистки покрытия от пыли и грязи. Технология строительства различных видов поверхностной обработки покрытия изложена в табл. 61, 62, и рис. 17, возможные недостатки и способы их устранения в табл. 63.

Таблица 61

Технология устройства одиночной поверхностной обработки покрытия с применением различных материалов и машин

Примечание. Розлив битума по норме 1…1,3 л/м 2 производится по фракциям белого щебня, а по норме 0,8...0,9 л/м 2 - по фракциям черного щебня.

Таблица 62

Технология устройства двойной поверхностной обработки покрытия с применением различных материалов и машин

Примечание. Расход битума (1,0...1,6), (0,8...0,9) л/м 2 предусмотрен для белого щебня, а (0,8...0,9), (0,6...0,7) л/м 2 для черного щебня.

Таблица 62

Недостатки и способы их устранения при устройстве поверхностной обработки покрытия

Контроль качества работ

1. Проверяют температуру битума в каждом автогудронаторе.

2. Постоянно проверяют однородность и чистоту щебня, равномерность распределения битума и щебня на покрытии.

3. Не реже одного раза в смену проверяют сцепление вяжущего материала с поверхностью зерен щебня по ГОСТ 12801-84.

Поверхностная обработка

Для поверхностной обработки применяют шлаковый щебень размером до 25 мм, полученный при дроблении металлургических шлаков. Щебень подбирают по крупности с учетом назначения и вида поверхностной обработки. Используют щебень как обработанный, так необработанный. Лучшие результаты достигаются при применении щебня, обработанного органическими вяжущими. Черный щебень возможно приготавливать в асфальтосмесителях в стационарных условиях и непосредственно на месте работ.

В зависимости от принятого способа производства работ выбирают вязкость битума. Так, черный щебень, обработанный битумом БНД 130/200, БНД 90/130 или дегтем Д-6, применяют только в горячем состоянии при температуре выше 120 °С; при обработке битумом БНД 200/300 его укладывают при 60-100 °С; при обработке битумом МГ 70/130 или (Т 130/200 и дегтем Д-5 черный щебень укладывают в холодном состоянии. Применение горячего и теплого черного щебня обеспечивает наилучшее качество покрытия, однако это связано с организационными трудностями. Ориентировочное количество битума для приготовления черного щебня составляет 1,5-2% от массы щебня.

Устройство поверхностной обработки заключается в розливе по предварительно очищенному основанию органического вяжущего, россыпи тонким слоем минерального мелкозернистого материала и последующего уплотнения слоя катками самоходными двухвальце-выми с гладкими вальцами массой до 6 т. Окончательное формирование слоя поверхностной обработки происходит под влиянием солнечной радиации и воздействием транспортных средств. Вяжущий материал и его вязкость назначают в зависимости от климатических и погодных условий, химико-минералогического состава и структурно-текстурных признаков минерального материала.

Процесс формирования поверхностной обработки канд. техн. наук В. Т. Кузьмичев 1 условно разделяет на три этапа.

Первый этап характеризуется сравнительно слабым прилипанием вяжущего к минеральным зернам из-за незначительной площадки контакта между ними, а также малой вязкостью вяжущего.

В этот период наблюдается отрыв щебенок под воздействием касательных усилий колес автомобилей.

Второй этап характеризуется устойчивым положением щебенок, перераспределением вяжущего в верхнюю часть слоя за счет сил межмолекулярного притяжения, увеличением вязкости вяжущего и уплотнения автомобильным транспортом. Второй этап даже в сухую теплую погоду продолжается около двух недель.

Третий этап - слой поверхностной обработки полностью сформировался. В этот период слой работает на истирание. Шероховатость слоя износа постепенно уменьшается вследствие вдавливания крупных зерен в покрытие и их полируемости, изменения гранулометрического состава щебня, который частично истирается и раздавливается сначала при укатке жесткобарабанными катками, а затем колесами автомобилей.

Следовательно, для обеспечения высокого качества поверхностной обработки необходимо, чтобы вяжущее хорошо смачивало минеральный материал и образовывало прочные устойчивые связи на границе раздела битум -поверхность щебня. Это достигается подбором минеральных материалов, способных активно взаимодействовать с вяжущим, введением поверхностно-активных веществ (ПАВ) в вяжущее или активаторов на поверхность зерен щебня.

Нефтяные битумы сравнительно плохо прилипают к поверхности щебенок из кислых пород и лучше из основных пород. Основные металлургические шлаки активно взаимодействуют с битумом. Между ними возможно возникновение химических связей. Анионак-тивные компоненты битума способны образовывать новые химические соединения с положительными ионами, входящими в состав шлака. Большая развитость поверхности шлаковых щебенок способствует проявлению механической адгезии.

Добавка активаторов (извести или цемента) к щебню из кислых шлаков для улучшения сцепления его с вяжущим составляет 2-3% массовой доли. ПАВ добавляют в битум при его подогреве перед розливом; массовая доля их 1 -10%. Значительно улучшают сцепление, применяя шлаковый щебень, предварительно обработанный вяжущим в асфальтосмесителе.

При использовании щебня из металлургических шлаков для устройства поверхностной обработки наиболее широко применяют следующий способ производства работ. Перед началом работ покрытие или основание тщательно очищают от грязи и пыли, а движение переводят на объезд, который во избежание попадания пыли на место работ систематически поливают водой.

Битум БНД 130/200 в количестве 1,1-1,2 л/м2 разливают автогудронаторами, после чего сразу рассыпают щебень в количестве 1,3-1,5 м3 на 100 м2 поверхности и начинают прикатку дорожными катками самоходными с гладкими вальцами массой до 6 т по три-четыре прохода по одному следу. Вязкость вяжущего при температуре воздуха выше 25 °С должна быть в пределах 120-150 ° глубины проникания иглы. В более прохладную погоду глубина проникания должна быть в пределах 150-200 град. Распределение щебня по разлитому битуму должно быть закончено в течение 30 мин.

Пвижение транспорта открывают по готовому участку не ранее, цем через 6-10 ч после того, как битум остынет.

В случае дождя в период окончания работ или ночью, а также на второй день следует немедленно закрыть движение по готовому участку до установления сухой и теплой погоды. После установления соответствующей погоды необходимо повторить уплотнение слоя износа двумя-тремя проходами катка и только после этого открыть движение.

При применении шлакового щебня для устройства поверхностной обработки необходимо учитывать его специфические свойства. Все зерна шлакового щебня имеют различную пористость. Согласно приведенным ранее данным, пористость плотных и плотно-пористых разностей достигает 10%, ноздревато-пористых 15-25%, а пемзоподобных до 50%. Водопоглощение этих шлаков изменяется в пределах 1,5-20%. Характер пор у шлакового щебня самый различный. Поры могут быть закрытыми (замкнутыми) и открытыми. Закрытые поры изолированы от открытых и не сообщаются между собой и окружающей средой. Открытые поры сообщаются с окружающей средой, что и необходимо учитывать.

Наличие в щебне различных по диаметру пор обусловливает капиллярные явления, приводящие к отсосу в глубь зерен низкомолекулярных компонентов битума. Если диаметр капилляров меньше 200 А°, происходит фракционирование битума. На наибольшую глубину внутрь зерен проникают масла, на меньшую смолы и у поверхности концентрируются асфальтены. Вязкость пленочного битума на зернах значительно больше, чем на плотных шебенках из плотных горных пород. Поэтому при использовании шлакового щебня для устройства поверхностей обработки вязкость битума должна быть меньше, чем для щебня из плотных горных пород.

Пористость шлакового щебня существенным образом влияет и на процессы формирования слоя поверхностной обработки. В случае плотного щебня смачивание зерен битумом происходит по наружной поверхности щебня, в то время как при пористой текстуре вначале происходят капиллярные явления, а затем после заполнения пор происходит смачивание битумом периметра зерен. Следовательно, формирование поверхностной обработки на шлаковом щебне протекает медленнее. Кроме того, зерна шлакового щебня всегда покрыты пленкой из пылеватых частиц, которая также замедляет процессы смачивания.

В связи с этим для устройства поверхностной обработки шлаковым щебнем наиболее целесообразно применять щебень, предварительно обработанный органическими вяжущими. В этом случае имеются все условия для быстрого формирования слоя. Для обработки шлакового щебня применяют каменноугольные дегти Д-2, Д-3 или битумы МГ 25/40 и МГ 40/70 в количестве 1,1-=-1,3% от массы щебня. Норму розлива вяжущего составляет 1,0 л/м2 покрытия, ориентировочно на 10-15% больше, чем для щебня из магматических горных пород.

Опытные участки поверхностной обработки, выполненные при ремонте дорог с асфальтобетонным покрытием в Донбассе, показали, что поверхностная обработка щебнем из доменных шлаков значительно лучше, чем обработка щебнем из местных известняков и песчаников.

Необходимость применения шлакового щебня была вызвана от-сутствием щебня из магматических горных пород.

На основании данных, полученных при эксплуатации опытных участков, в дальнейшем шлаковый щебень применяли в более ши-роких масштабах, исчисляемых сотнями километров.

Применение шлакового щебня для устройства поверхностной обработки экономически выгоднее по сравнению с аналогичными участками поверхностной обработки с использованием гранитного щебня, а также щебня из известняков. Если стоимость 1 м2 поверх-1 ностной обработки с гранитным щебнем составляет 0,421 руб., то со щебнем из известняков это будет 0,87, а на шлаковом щебне 0,72 от стоимости эталона.

Применение щебня из известняков и песчаников для устройства поверхностной обработки приводит к формированию защитных слоев, не обладающих достаточной шероховатостью за счет дробления разнопрочных зерен щебня при укатке, в то время как со шлаковым щебнем возможно получить покрытие с шероховатой поверхностью. В процессе переработки доменного шлака на щебень менее прочные зерна разрушаются и отгрохачиваются, т. е. происходит обогащение щебня по прочности.

На основании данных по эксплуатации участков асфальтобетонных покрытий с поверхностной обработкой шлаковым щебнем шероховатость покрытия сохраняется на отдельных участках в течение 2-3 лет.

Необходимо отметить, что почти на всех обследованных участках поверхностной обработки наблюдается лишнее количество битума, который заполняет-межзерновое пространство и уменьшает шероховатость покрытия, а в некоторых случаях полностью выравнивает поверхность покрытия и размягчает верхний слой. Шлаковый щебень хорошо приклеивается к битумной пленке и только лишний щебень сбрасывается транспортными средствами на обочину. Однако формирование поверхностной обработки за счет пористости зерен несколько затормаживается и, если температура воздуха падает, это может привести к разрушению поверхностной обработки. Подобные явления наблюдаются только при норме розлива вяжущего, необходимой для формирования шероховатой поверхностной обработки, т. е. 1,1 -1,3 л/м2. При большем расходе битума шлаковый щебень хорошо удерживается на поверхности покрытия, но это приводит к ликвидации шероховатости. Если поверхностная обработка устраивается щебнем, предварительно обработанным вяжущим, формирование слоя заканчивается значительно быстрее, разрушений не наблюдается, а шероховатость хорошо сохраняется в течение 2-3 лет.

9.2.4.1 Технология устройства поверхностной обработки включает:

–подготовительные работы;

–устройство поверхностной обработки;

–уход за устроенной поверхностной обработкой;

–контроль качества сформированных слоев поверхностной обработки.

9.2.4.2 До начала работ по устройству поверхностной обработки необходимо:

–назначить конструкцию поверхностной обработки и определить требуемую фракцию щебня и норму его расхода в соответствии таблицами 9.1 и 9.2;

–установить вид, марку и норму расхода органического вяжущего для основного розлива в соответствии с таблицами 9.2 и 9.3;

–выполнить контроль качества применяемых материалов и предварительный контроль дозировки и равномерности распределения материалов;

–назначить (при необходимости) по результатам лабораторных испытаний технологию введения целевых добавок;

–произвести ремонт покрытия (при необходимости) с целью устранения имеющихся повреждений и деформаций (выбоин, просадок, наплывов, трещин и др.), устранить неровности покрытия фрезерованием или укладкой выравнивающего слоя. При выполнении работ по ремонту покрытия с использованием горячих асфальтобетонных смесей по СТБ 1033 поверхностную обработку устраивают сразу после окончания работ; при использовании холодных асфальтобетонных смесей – не ранее чем через 12 суток. В течение календарного года перед устройством поверхностной обработки не допускается выполнение ремонтных работ с использованием битумоминеральных горячих литых смесей по СТБ 1257.

9.2.4.3 При наличии поперечной неровности покрытия в виде колеи глубиной до 20 мм производят ремонт колеи способом поверхностной обработки. Технология ремонта колеи включает следующие операции:

–очистку ремонтируемой поверхности покрытия от пыли и грязи;

–распределение вяжущего и щебня по колее;

–уплотнение уложенного слоя;

–сметание незакрепившегося щебня.

Размер фракции щебня должен соответствовать глубине колеи, нормы расхода материалов назначают в соответствии с таблицами 9.2 и 9.3. При использовании битумной эмульсии ремонт колеи производят машинами с синхронным распределением материалов.

Устройство поверхностной обработки по всему покрытию производят не ранее чем через сутки после окончания ремонтных работ по устранению колеи.

9.2.4.4 Обработку щебня вяжущим производят в асфальтобетонных смесителях циклического или непрерывного действия. Количество вяжущего – 0,5 % по массе щебня, температура щебня и вяжущего в смесителе – 140 о С. Продолжительность перемешивания щебня с вяжущим – не менее 120 секунд.

9.2.4.5 Обработку щебня вяжущим допускается производить на специально подготовленных площадках с твердым покрытием, исключающих пылеобразование и обеспеченных водоотводом. Уложенный в валик щебень распределяют автогрейдером слоем толщиной от 15 до 25 см. Битум, разжиженный до 200-250 градусов пенетрации и нагретый до температуры 160 о С, разливают гудронатором в два приема. После каждого розлива производят перемешивание щебня автогрейдером (собирают в валик и разравнивают). При этом отвал автогрейдера устанавливают под углом 30-40 о. Число проходов автогрейдера после первого розлива составляет от 6 до 8; общее число проходов – от 25 до 30.

9.2.4.6 Обработанный вяжущим щебень следует хранить в штабеле на складах или под навесом. Срок хранения не должен превышать 3 месяцев. Для предотвращения слеживаемости щебня перед складированием производят его опрыскивание водой. Расход воды – от 0,5 до 1 % по массе обработанного щебня. Высота штабеля щебня – не более 2 м.

9.2.4.7 Очистку поверхности покрытия производят механизированными щетками с увлажнением сильно загрязненных мест за 2-3 прохода по одному следу. При использовании в качестве вяжущего битума необходимо обеспечить полное высыхание покрытия перед устройством поверхностной обработки.

9.2.4.8 Подгрунтовку выполняют на цементобетонных покрытиях без поверхностной обработки, а также при наличии сетки трещин или шелушения – на асфальтобетонных покрытиях со степенью твердости Т или Н.

9.2.4.9 Покрытия подгрунтовывают путем розлива битума, разжиженного до вязкости от 200 до 250 градусов пенетрации. Для цементобетонных покрытий рекомендуется введение в битум для подгрунтовки адгезионных добавок. При использовании в качестве вяжущего для поверхностной обработки битумной эмульсии подгрунтовку выполняют 30 %-ной эмульсией. Норма розлива разжиженного битума – от 0,3 до 0,5 л/м 2 ; битумной эмульсии – от 0,5 до 0,6 л/м 2 . Подгрунтовку выполняют за 2-3 суток до устройства поверхностной обработки. При этом скорость движения транспорта на участке в течение указанного срока должна быть ограничена до 40 км/ч.

9.2.4.10 Устройство поверхностной обработки производят комплектом машин,

в состав которого входят машины раздельного распределения материалов (автогудронатор, навесной или прицепной щебнераспределитель) или специальные машины синхронного распределения материалов, а также самоходные катки на пневматических шинах.

9.2.4.11 Перечень машин и механизмов, рекомендуемых для устройства поверхностной обработки, приведен в приложении Д.

9.2.4.12 Не допускается для распределения щебня использовать пескоразбрасывающее оборудование.

9.2.4.13 Основной розлив органического вяжущего и распределение щебня производят по одной полосе движения без пропусков и разрывов. Длину захватки для щебнераспределителей с раздельным распределением материалов назначают из условия обеспечения непрерывного распределения щебня и движения щебнераспределителя за гудронатором с интервалом от 10 до 15 м. Расчет длины захватки и рабочей скорости движения автогудронатора, не оборудованного автоматической системой контроля расхода вяжущего, приведен в приложении Е.

9.2.4.14 Длину захватки с использованием специальных машин синхронного распределения вяжущего и щебня определяют в зависимости от вместимости щебнераспределителя.

9.2.4.15 Температура розлива битума марок БНД и БД должна быть от 140 о С до 160 о С. Температура розлива битумной эмульсии – от 60 о С до 85 о С. Максимальную температуру розлива принимают при температуре покрытия ниже 30 о С.

9.2.4.16 Температуру розлива модифицированных вяжущих материалов следует принимать в соответствии с техническими нормативными правовыми актами на них. Для битумов марки БМП температура розлива должна быть от 150 о С до 175 о С.

9.2.4.17 Сухое покрытие при его температуре более 30 о С за 20-30 мин до розлива битумной эмульсии увлажняют водой с расходом от 0,5 до 0,8 л/м 2 .

9.2.4.18 Россыпь щебня производят слоем в одну щебенку вслед за розливом органического вяжущего или синхронно с ним. Участки с недостатком или отсутствием щебня после механического распределения до уплотнения должны быть заполнены вручную.

9.2.4.19 Второй слой двойной поверхностной обработки устраивают сразу после уплотнения первого.

9.2.4.20 Не допускается сопряжение двух смежных полос поверхностной обработки внахлест как в продольном, так и в поперечном направлениях.

9.2.4.21 Для обеспечения качества устройства поперечного стыка в конце предыдущей захватки укладывают плотный материал (бумагу, рубероид и др.) шириной не менее 0,5 м поперек дорожного покрытия на полную ширину распределительной рампы гудронатора, присыпают по краям щебнем и убирают после прохода щебнераспределителя.

9.2.4.22 В зоне продольного стыка незакрепившийся щебень должен быть удален до распределения вяжущего по смежной полосе. При устройстве смежной полосы вяжущее распределяют внахлест, а щебень – встык. Для обеспечения качества устройства продольного стыка распределение вяжущего со стороны стыка выполняют шире, чем распределение щебня за счет закрытия крайней заслонки щебнераспределителя.

9.2.4.23 Не допускается устройство продольных стыков по полосам наката движущегося автотранспорта. В конце рабочего дня поверхностная обработка должна быть устроена по всей ширине проезжей части (для двух- и трехполосных дорог) или по всей ширине одного направления движения (для четырехполосных и более) и закончена единым поперечным стыком.

9.2.4.24 Уплотнение производят двумя самоходными катками на пневматических шинах. Количество проходов по одному следу – не менее 5. Скорость уплотнения для первых трех проходов – до 3 км/ч, для последующих – до 10 км/ч.

При использовании битумной эмульсии допускается производить уплотнение одним катком.

9.2.4.25 Уплотнение начинают сразу после прохода щебнераспределителя. При использовании битумной эмульсии уплотнение заканчивают после распада эмульсии, характеризуемого изменением ее цвета от коричневого к черному и выделением воды.

Двойная поверхностная обработка уплотняется послойно.

9.2.4.26 В период первых 10 суток формирования поверхностной обработки должны быть обеспечены следующие условия:

– ограничение скорости движения транспортных средств до 40 км/ч;

– регулирование движения автотранспорта по полосам (для многополосных дорог);

– сметание незакрепившегося щебня на обочину механизированными щетками (первое сметание – не позднее одних суток после открытия движения).

9.2.4.27 В течение гарантийного срока должны быть обеспечены следующие условия:

– своевременный в соответствии с СТБ 1291 ремонт дефектных мест (при необходимости);

– при температуре покрытия более 35 о С и проявлении выпотевания вяжущего – распределение по слою поверхностной обработки щебня фракции 2,5-5 мм при норме расхода от 2 до 4 кг/м 2 .

С применением различных материалов и машин

Примечание. Розлив битума по норме 1…1,3 л/м 2 производится по фракциям белого щебня, а по норме 0,8...0,9 л/м 2 - по фракциям черного щебня.

Таблица 62

Технология устройства двойной поверхностной обработки покрытия с применением различных материалов и машин

Примечание. Расход битума (1,0...1,6), (0,8...0,9) л/м 2 предусмотрен для белого щебня, а (0,8...0,9), (0,6...0,7) л/м 2 для черного щебня.

Таблица 62

Недостатки и способы их устранения при устройстве поверхностной

Обработки покрытия

Контроль качества работ

1. Проверяют температуру битума в каждом автогудронаторе.

2. Постоянно проверяют однородность и чистоту щебня, равномерность распределения битума и щебня на покрытии.

3. Не реже одного раза в смену проверяют сцепление вяжущего материала с поверхностью зерен щебня по ГОСТ 12801-84.

Глава 4. АВТОДОРОЖНЫЕ ВОДОПРОПУСКНЫЕ ТРУБЫ

Общие положения

Водопропускные трубы различают:

по материалу тела трубы - бетонные, железобетонные, металлические, полимерные;

по форме поперечного сечения - круглые, прямоугольные, овоидальные;

по числу очков в сечении - одно-, двух-, многоочковые;

по работе поперечного сечения - безнапорные (работающие неполным сечением на всем протяжении), напорные (работающие полным сечением на всем протяжении), полунапорные (работающие у входного оголовка полным сечением, а на остальной длине - неполным).

Отверстия труб на автомобильных дорогах следует принимать не менее:

1,0 м - при длине трубы не более 30 м;

0,75 м - при длине трубы не более 15 м;

0,50 м - на съездах при устройстве в пределах трубы быстротока.

На внутрихозяйственных дорогах можно применять трубы с отверстиями размером 0,5 м при их длине не более 10 м.

Толщина засыпки над звеньями или плитами труб до низа дорожной одежды принимается не менее 0,50 м.

Малые, средние автодорожные мосты и водопропускные трубы разрешается располагать на участках дорог с любым профилем и планом, принятым для данной категории дороги.

Трубы, как правило, устраиваются в безнапорном режиме и, как исключение, в напорном и полунапорном режимах для пропуска расчетного расхода воды (табл. 64).

Нельзя строить трубы при наличии наледей, ледохода, корчехода. На реках и ручьях, имеющих нерестилища рыб, трубы устраивают с разрешения инспекции рыбнадзора.

Возвышения бровки земляного полотна на подходах к трубам над расчетным уровнем воды следует принимать не менее 0,50 м, а для труб, работающих в напорном или полунапорном режиме, - не менее 1,0 м.