Укладка асфальтобетона при отрицательных температурах. Асфальтобетон при отрицательных температурах. Асфальтобетонных покрытий при пониженной температуре воздуха
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ) В.В. УШАКОВ, В.А. ЯРМОЛИНСКИЙ УСТРОЙСТВО АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ВОЗДУХА МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)» В.В. УШАКОВ, В.А. ЯРМОЛИНСКИЙ УСТРОЙСТВО АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ВОЗДУХА Утверждено в качестве учебного пособия редсоветом МАДИ МОСКВА МАДИ 2018 УДК 625.855.3 ББК 39.311-033 У931 Рецензенты: д-р техн. наук, проф. кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» МАДИ Носов В.П.; канд. техн. наук, ген. директор СРО НП «МОД» СОЮЗДОРСТРОЙ Хвоинский Л.А. Ушаков, В.В. У931 Устройство асфальтобетонных покрытий при пониженной температуре воздуха: учеб. пособие / В.В. Ушаков, В.А. Ярмолин- ский. – М.: МАДИ, 2018. – 104 с. В данном учебном пособии рассмотрены вопросы устройства асфальтобе- тонных покрытий при пониженной температуре воздуха. Приведены основные технологии производства работ с учетом современных машин, оборудования и дорожно-строительных материалов. Пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль «Автомобильные дороги» и маги- стров, обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство», про- филь «Проектирование автомагистралей и управление проектами». Оно может быть полезно инженерно-техническим работникам дорожной отрасли, занимаю- щимся вопросами строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог. УДК 625.855.3 ББК 39.311-033 © МАДИ, 2018 3 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................... 5 1. ОПЫТ УСТРОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ВОЗДУХА .................................................... 8 1.1. Результаты научных исследований и накопленного опыта по устройству асфальтобетонных покрытий в условиях пониженной температуры воздуха .................................................. 8 1.2. Влияние толщины устраиваемого слоя асфальтобетона на процесс укладки и уплотнения при пониженной температуре воздуха ............................................................. 17 Вопросы и задания для самопроверки .................................................................... 26 2. ТРЕБОВАНИЕ К МАТЕРИАЛАМ ПРИ УСТРОЙСТВЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ......................................................... 27 2.1. Асфальтобетонные и полимерасфальтобетонные смеси, применяемые при устройстве дорожных покрытий в условиях пониженной температуры воздуха ................................................ 27 2.2. Применение модифицирующих добавок и активированных минеральных порошков для приготовления асфальтобетонных смесей при пониженной температуре воздуха ............. 33 Вопросы и задания для самопроверки .................................................................... 39 3. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПРИ УСТРОЙСТВЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ................................ 40 3.1. Подготовка асфальтобетонных заводов в условиях работы при пониженной температуре воздуха ........................... 40 3.2. Подготовка основания перед укладкой асфальтобетонных смесей ............. 42 Вопросы для самопроверки ...................................................................................... 46 4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ИНТЕРВАЛОВ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ, ТРАНСПОРТИРОВАНИИ И УКЛАДКЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ................................ 47 4.1. Требуемые температурные интервалы при доставке асфальтобетонной смеси к месту укладки в условиях пониженной температуры воздуха ............................................... 47 4.2. Транспортирование асфальтобетонных смесей к месту укладки ................................................................................................... 48 4 4.3. Применение антисегрегационных перегружателей асфальтобетонной смеси .................................................................................. 51 4.4. Применение теплоизолирующих укрытий при устройстве асфальтобетонных покрытий в условиях пониженной температуры воздуха ......................................................................................... 53 Вопросы для самопроверки ..................................................................................... 55 5. УСТРОЙСТВО АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ВОЗДУХА .................................................. 56 5.1. Укладка и уплотнение асфальтобетонных смесей при пониженной температуре воздуха ............................................................. 56 5.2. Укладка горячих асфальтобетонных смесей при выпадении осадков в виде дождя или снега ............................................ 69 5.3. Расчет технологических параметров укладки и уплотнения слоев асфальтобетонных покрытий при неблагоприятных погодных условиях ............................................................................................. 70 Вопросы для самопроверки ...................................................................................... 80 6. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И ОХРАНА ТРУДА ПРИ УСТРОЙСТВЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ......................................................... 81 6.1. Контроль качества выполнения работ при устройстве асфальтобетонных покрытий в условиях пониженной температуры воздуха ......................................................................................... 81 6.2. Охрана труда при устройстве асфальтобетонных покрытий в условиях пониженной температуры воздуха ................................................ 94 Вопросы для самопроверки ...................................................................................... 98 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................................... 99 СПИСОК ТЕРМИНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ ................................................................ 100 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................................. 102 5 ВВЕДЕНИЕ В большинстве регионов России короткий строительный сезон, в связи с этим устройство асфальтобетонных покрытий приходится вы- полнять при пониженных температурах воздуха. В результате работы по устройству дорожных покрытий из горя- чих асфальтобетонных смесей зачастую ведутся с нарушением тех- нологии их устройства, приводя к снижению межремонтных сроков службы дорожных покрытий и дорожных одежд. Согласно нормативным документам (СП 78.13330.2012, ГОСТ 9128-2009, ВСН 14-95, ТР 103-00 и др.), которые регламентируют тех- нологию укладки асфальтобетонных смесей, допускается производить работы по устройству отдельных конструктивных слоев асфальтобе- тонного покрытия при температуре воздуха не ниже +10°С осенью и не ниже +5°С весной. В то же время, в ряде нормативных документов рассматрива- ются особенности укладки горячих асфальтобетонных смесей при пониженной температуре воздуха (от плюс 5°С до минус 10°С) [1, 4, 5]. В этих документах регламентируется минимальная толщина (4 см) укладки асфальтобетона, указывается необходимость специ- альной подготовки основания. Однако в них не приведены конкрет- ные требования к составу асфальтобетонных смесей, к содержанию битума, активированным минеральным порошкам и специальным модифицирующим добавкам, которые позволяют увеличивать вре- мя транспортирования асфальтобетонной смеси, продлевают сроки проведения дорожных работ при пониженных температурах возду- ха, повышают удобоукладываемость и уплотняемость смеси, а так- же улучшают водостойкость асфальтобетона, не ухудшая при этом другие показатели качества. До сих пор отсутствует документ, который четко регламенти- рует допустимый интервал температур укладки асфальтобетонной смеси в зависимости от температуры окружающего воздуха и скоро- сти ветра. 6 В то же время при устройстве двухслойных асфальтобетонных покрытий необходимо установить конкретные требования к нижне- му слою покрытия, сохранению и обеспечению его минимальной температуры. При устройстве асфальтобетонных покрытий в условиях пони- женной температуры воздуха следует регламентировать режим пода- чи смеси автомобилями-самосвалами, исключающий простой ас- фальтоукладчика, обеспечить утепление и обогрев кузовов автомоби- лей-самосвалов для сохранения температуры смеси, установить пре- дельную дальность транспортирования смеси в зависимости от тем- пературы окружающего воздуха и оптимальную грузоподъемность ав- томобилей-самосвалов. В условиях пониженных температур воздуха, для равномерно- го распределения температуры смеси при выгрузке ее в приемный бункер асфальтоукладчика и дополнительного подогрева, возможно использование антисегрегационных перегружателей асфальтобе- тонной смеси. Важнейшее значение при распределении и уплотнении асфаль- тобетонных смесей в условиях пониженных температур воздуха име- ют минимальные температуры укладки и уплотнения асфальтобетон- ной смеси. При распределении смеси асфальтоукладчиком требуется регулировать работу его рабочих органов, выглаживающей плиты и трамбующего бруса. При уплотнении асфальтобетонных смесей необходимо регла- ментировать тип и массу катков, их количество по сравнению с летней нормой. Следует установить оптимальную ширину полосы укладки и скорость движения катков в начале и конце укатки, а также количество проходов катка по одному следу. Пониженные температуры воздуха приводят к необходимости уменьшения длины захватки при укладке асфальтобетонной смеси, для того чтобы новая полоса укладки примыкала к теплой, не остыв- шей кромке ранее уложенной полосы. Поэтому при производстве ра- 7 бот по устройству асфальтобетонных покрытий в рассматриваемых условиях предъявляются дополнительные требования к качеству уст- ройства и отделке мест сопряжении полос укладки. Так, для обеспе- чения надежности работы дорожных конструкций и повышения ее сроков службы рекомендуется использовать армирующие прослойки из геосинтетических и других материалов. Проблема устройства асфальтобетонных покрытий при пони- женной температуре воздуха является важной и актуальной задачей, связанной с увеличением продолжительности строительного сезона и обеспечением высоких потребительских качеств автомобильных до- рог, а также нормативных сроков службы дорожных одежд и покрытий. Решение данной задачи требует проведения анализа сущест- вующих способов устройства асфальтобетонных покрытий при пони- женной температуре воздуха и выбора наиболее эффективных реше- ний при производстве данного вида работ. 8 1. ОПЫТ УСТРОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ВОЗДУХА 1.1. Результаты научных исследований и накопленного опыта по устройству асфальтобетонных покрытий в условиях пониженной температуры воздуха В практике дорожного строительства все чаще возникает по- требность устройства асфальтобетонных покрытии при более низкой температуре воздуха, которая рекомендована в СП 78.13330.2012 [1]. Это обстоятельство обусловлено влиянием совокупности как небла- гоприятных производственных условий, так и природно-климатических факторов, которые приводят к снижению темпов укладки и уплотнения асфальтобетонных смесей, а также потребности увеличения периода выполнения дорожно-строительных работ. Задача увеличения продолжительности строительного сезона за счет устройства асфальтобетонных покрытий при пониженных темпе- ратурах воздуха особенно актуальна в условиях ежегодного повыше- ния интенсивности и грузонапряженности на автомобильных дорогах федерального значения, когда ремонтные работы, для обеспечения сохранности дорожного покрытия, приходится производить ранней весной или поздней осенью, зачастую при отрицательной температу- ре окружающего воздуха. Наибольшую актуальность проблема увеличения строительного сезона по устройству асфальтобетонных покрытий при пониженных температурах воздуха приобретает в регионах с суровым климатом, районах Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока, территория которых составляет более 70% площади Российской Федерации. Продолжительность периода укладки горячих асфальтобетонных смесей (согласно СП 78.13330.2012) в этих районах крайне мала – всего 2–3 месяца в году [3]. Накопленный опыт [4, 5, 14–16] проведения работ по устройст- ву асфальтобетонных покрытий в условиях пониженной температу- 9 ры воздуха свидетельствует о низком качестве проведения дорож- но-строительных работ и невысокой эффективности применяемых технологий. В условиях пониженных положительных и отрицательных темпе- ратур воздуха традиционная технология устройства асфальтобетонных покрытий имеет ряд недостатков, к числу которых следует отнести: – недостаточную степень сцепления между слоями из-за разры- ва технологического процесса укладки асфальтобетонной смеси верхнего и нижнего слоев и, как следствие, остывания нижнего слоя; – недостаточную степень уплотнения асфальтобетонного покры- тия (из-за быстрого остывания уложенного слоя). Укладка асфальтобетонных смесей ведется на неподготовлен- ное и непрогретое основание, работы проводятся в снег или дождь, при сильном ветре и других неблагоприятных погодных условий, ко- торые в совокупности с низкими температурами окружающего возду- ха значительно снижают сроки службы устраиваемых асфальтобе- тонных покрытий. Начатые асфальтобетонные работы при t = +5…+6°С могут продолжаться до своего завершения при понижении температуры на 3–4°С, усилении ветра и выпадении осадков в виде дождя или мок- рого снега. Вместе с тем современные технологии позволяют использовать высокоэффективные машины, оборудование, асфальтобетонные сме- сим с различными добавками, что обеспечивает качественное выпол- нение дорожно-строительных работ и расчетные сроки службы ас- фальтобетонных покрытий, устраиваемых при пониженных температу- рах воздуха (ниже тех, которые рекомендованы в СП 78.13330.2012). На основании исследований, выполненных специалистами Со- юздорНИИ и его Ленинградского и Омского филиалов в 1990 г. были разработаны «Методические рекомендации по строительству асфаль- тобетонных покрытий при пониженных положительных и отрицатель- ных (до −10°С) температурах воздуха» (авторы Никольский Ю.Е., Кос- тельов М.П., Бабак О.Г., Фурсов С.Г., Пермяков В.Б. и др.). Данные ре- 10 комендации учитывали практический опыт российских и зарубежных подрядных организаций, в том числе семи дорожно-строительных и ремонтных фирм объединения «Дорстройпроект» [16]. Накопленный опыт показал, что работы по устройству асфаль- тобетонных покрытий в условиях пониженных температур воздуха не- обходимо увязывать с комплексом подготовительных работ. В состав подготовительных работ входит: подготовка асфальто- бетонного завода (АБЗ), асфальтоукладчиков, катков, автосамосвалов и другой техники. При подготовке АБЗ необходимо позаботиться об утеплении всех битумопроводов, транспортеров, шнеков, бункеров, кузовов и инертных материалов, входящих в состав асфальтобетонной смеси. Особое внимание следует уделить сокращению возможных потерь тепла горячей смеси во время ее перевозки к месту укладки [14]. Согласно СП 78.13330.2012, разрешается производить работы с использованием горячих асфальтобетонных смесей при температуре не ниже 0°С при обеспечении следующих условий: 1) толщина укладываемого слоя должна быть не менее 4 см; 2) устраивать, как правило, только нижний слой двухслойного покрытия (если по уложенному слою предполагается движение транс- порта зимой и весной, слой следует устраивать из плотных смесей); 3) устройство верхнего слоя возможно только по свежеуложен- ному нижнему слою. При этом температура нижнего слоя должна быть не ниже 20°С. В этом случае предполагается одновременная ук- ладка нижнего и верхнего слоев. При низких температурах воздуха (особенно в сочетании с силь- ным ветром) происходит интенсивное охлаждение асфальтобетонной смеси. В этих условиях для обеспечения требуемого коэффициента уплотнения в соответствии с установленными требованиями [1] необ- ходимо организовать высокопроизводительную работу по укладке и уплотнению горячих асфальтобетонных смесей, а также снизить теп- ловые потери смеси при ее транспортировке. 11 Согласно СП 78.13330.2012 [1], коэффициент уплотнения дол- жен быть не менее 0,99 – для высокоплотного асфальтобетона и плотного асфальтобетона типов А и Б из горячих смесей; 0,98 – для плотного асфальтобетона из горячих смесей типов В, Г и Д, пористого и высокопористого асфальтобетона; 0,96 – для асфальтобетона из холодных смесей. При пониженных температурах воздуха (до −10°С) при укладке горячих асфальтобетонных смесей следует предусматривать: 1) толщину укладываемого слоя покрытия – не менее 5 см; 2) устраивать, как правило, только нижний слой двухслойного покрытия; 3) укладку верхнего слоя покрытия можно производить только по свежеуложенному нижнему слою, при его температуре не ниже 20°С; 4) исключить применение битумной эмульсии для подгрунтовки; 5) повысить подвижность асфальтобетонной смеси за счет при- менения ПАВ и повышения температуры смеси при укладке; 6) максимально снизить потери тепла асфальтобетонной сме- сью в процессе ее транспортирования; 7) повысить степень и интенсивность уплотнения смеси. При пониженных температурах воздуха рекомендуется устраи- вать асфальтобетонные покрытия увеличенной толщины: при тем- пературе воздуха – 5–10°С (осенью) – 4–5 см; 5–0°С – 5–6 см; 0–минус 5°С – 6–7 см; минус 5 – минус 10°С – 7–8 см [4,5]. При невозможности выполнения мероприятий, обеспечивающих необходимое качество работ по устройству верхнего слоя асфальто- бетонного покрытия из горячих смесей или при сложных погодных ус- ловиях (температура воздуха ниже минус 5°С, скорость ветра больше 15 м/с) целесообразно устраивать только нижний слой покрытия или слой основания толщиной не менее 10 см и при соответствующем технико-экономическом обосновании приступать к укладке верхнего слоя покрытия. При устройстве двухслойного покрытия в условиях пониженных температур воздуха целесообразно верхний слой покрытия уклады- 12 вать сразу после нижнего, чтобы сохранить температуру последнего в пределах 20–40°С и исключить операции по его очистке и дополни- тельному нагреву. Для снижения теплопотерь и обеспечения необходимого сцеп- ления слоя покрытия с основанием или нижним слоем покрытия про- изводят очистку поверхности основания от пыли, грязи, снега и льда, а также его осушение и прогрев терморазогревателями. В условиях отрицательной температуры воздуха подгрунтовка нижележащего слоя выполняется жидким битумом СГ 70/130 по ГОСТ 11955, нагретым до температуры 130–150°С, с нормой расхода 0,5–0,8 л/м 2 для обработки основания и 0,2–0,3 л/м 2 для обработки нижнего слоя покрытия. Для приготовления асфальтобетонных смесей, используемых в условиях отрицательных температур воздуха, рекомендуется применять менее вязкие битумы марки БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300 вза- мен БНД 60/90 и БНД 40/60, а также поверхностно-активные вещества и низкомолекулярные сополимеры, что позволит увеличить резерв вре- мени для эффективного уплотнения слоя. При отрицательных температурах воздуха в составе горячих асфальтобетонных смесей рекомендуется применять поверхностно- активные вещества катионного типа (АМДОР, REDISET, КАП, ДОРОС или ИНТЕРЛЕН) в количестве 0,5–1,0% от массы битума. При строительстве асфальтобетонных покрытий наиболее слож- ными и ответственными в условиях пониженных температур являются две операции – укладка асфальтобетонной смеси и ее уплотнение. Технология выполнения этих операций не может быть такой же, как при положительных температурах окружающего воздуха. Это свя- зано с быстрым охлаждением слоя асфальтобетонной смеси после укладки в покрытие и трудностью по этой причине его уплотнения до требуемого коэффициента уплотнения. На увеличение возможной продолжительности укладки горячей асфальтобетонной смеси в первую очередь влияют: |