Технология дорожных работ. Учебное пособие для студентов, обучающихся по специаль ностям Автомобильные дороги и аэродромы
 Скачать 1.71 Mb.
|
|
10 При проведении ямочного ремонта вместо вязкого битума применя- ют катионную битумную эмульсию (эмульсионно-щебёночная обработ- ка), что позволяет продлить строительный сезон (работы можно прово- дить на влажном покрытии и при температуре воздуха не ниже +5 °С). Рекомендуемый тип используемой эмульсии – ЭБК-1 при концентрации 65…70%. При работах используют мытый щебень кубовидной формы. Его расход для фракций 5…10 мм и 10…15 мм составляет, соответственно, 0,008…0,009 дм 3 /м 2 и 0,011…0,013 дм 3 /м 2 . Норма дозирования остаточного вяжущего (эмульсионного битума) – ориентировочно, 1,0…1,3 л/м 2 При производстве ремонтных работ на дорогах с интенсивным дви- жением и значительной осевой нагрузкой от транспортных средств при- меняют горячую битумощебёночную смесь с содержанием щебня от 50 до 85%, которая по составу аналогична горячей асфальтобетонной смеси типа А. В последнее время для этих целей используют щебёночно- мастичные смеси, которые характеризуются повышенными показателями водо-, морозоустойчивости и усталостной стойкостью в дорожном покры- тии. Применение таких смесей характеризуется более высоким темпом охлаждения, что способствует уменьшению времени на процессы укладки и уплотнения. Кроме того, использование таких смесей представляет оп- ределённые сложности при производстве работ, так как они характеризу- ются повышенной жёсткостью при укладке, имеют более высокую темпе- ратуру приготовления и укладки. За счёт высокой жёсткости этих смесей необходимо применять при производстве работ уплотняющие машины с повышенными силовыми параметрами и строгом соблюдении темпера- турных режимов укладки и уплотнения. С целью устранения отмеченных недостатков при производстве ра- бот по устранению выбоин применяют вибролитую асфальтобетонную смесь (ВЛА), которая содержит щебень с содержанием частиц крупнее 5 мм (50…55%) и 10…12% битума и частиц минерального порошка. Для приготовления ВЛА используют вязкие битумы, которые характеризуют- ся высокими температурами при укладке в выбоину (190…200 °С). Устройство ремонтного слоя покрытия завершается распределением и втапливанием чёрного щебня из расчёта 5…6 кг/м 2 . К недостаткам данно- го материала следует отнести высокие технологические режимы приго- товления и укладки горячей смеси. Опыт применения такой технологии ремонтных работ показал, что из-за высокого содержания битума в про- цессе эксплуатации покрытия, при высоких температурах окружающего воздуха, наблюдается выделение битума на поверхности покрытия, что ухудшает сцепные качества дорожного покрытия. Горячие асфальтобетонные смеси и литой асфальт применяют при ремонте покрытий дорог первой–второй категорий. Применение литого асфальтобетона для производства ремонтных работ позволяет произво- дить работы практически в течение всего года. К достоинствам этого ме- 11 тода следует отнести высокую долговечность ремонтируемого участка, отсутствие водонасыщения и набухания асфальта, не требуется техника для уплотнения уложенной смеси. В то же время применение этого мето- да характеризуется сравнительно высокой стоимостью материала за счёт повышенного содержания битума и минерального порошка, а также срав- нительно большого энергопотребления в процессе приготовления горячей литой смеси. Содержание битума в таких смесях может достигать до 13% и минерального порошка до 30…35%. Применение высоковязкого битума в процессе приготовления асфальта требует более высоких температур, что приводит к высоким энергетическим затратам в процессе его произ- водства (220…250 °С). Применение литого асфальтобетона требует нали- чия специальных транспортных средств для доставки материала к месту производства работ. Существенным недостатком, с точки зрения транс- портно-эксплуатационных показателей, являются низкие сцепные показа- тели, что приводит к проведению дополнительной операции по повыше- нию шероховатости (вдавливание мелкого щебня в уложенный слой горя- чего асфальтобетона). В некоторых случаях, с целью экономии материальных ресурсов, для восстановления покрытия применяют способ термопрофилирования, при котором в старый асфальтобетонный материал после фрезерования добав- ляют новую асфальтобетонную смесь (20…50 кг/м 2 ). Такой способ ис- пользования старого асфальтобетона позволяет не только уменьшить ма- териальные ресурсы, но и корректировать состав восстанавливаемого по- крытия в соответствии с ранее применяемой структурой асфальтобетон- ного покрытия с одновременным устранением последствий старения би- тума в покрытиях. При строительстве дорожных покрытий нежёсткого типа, независи- мо от дорожно-климатической зоны, в качестве основного материала применяют плотный и высокоплотный асфальтобетон марки 1 с высоким содержанием щебня. Однако на практике, при производстве ремонтных работ, ввиду того, что смеси типа А обладают более высокой жёсткостью из-за высокого содержания щебня, предпочтение отдают смесям типа Б, В и Г. Для приготовления горячих смесей могут быть использованы раз- ные марки битума, в зависимости от климатической зоны расположения автомобильной дороги. Температура смесей при приготовлении и начала уплотнения регламентированы нормативными документами. Известно, что для обеспечения качества уплотнения горячих смесей необходимо определённое силовое воздействие на материал и время действия нагруз- ки, что и определяет требуемое число проходов уплотняющей машины по одному следу. Эффективность работы уплотняющей машины зависит от температурных режимов горячей смеси, определяемых типом смеси и маркой битума. Вопрос установления нижней границы эффективного уплотнения горячей смеси рассмотрен в работе. На основании предло- 12 женных температурных режимов уплотнения горячей смеси можно уста- новить продолжительность выполнения операции уплотнения горячей смеси при производстве работ в зависимости от объёма укладываемой смеси. Наиболее распространённым методом ремонта дорожных покрытий нежёсткого типа является метод ремонта с использованием горячих ас- фальтобетонных смесей, который позволяет обеспечить требуемые экс- плуатационные показатели асфальтобетона в выбоине, заданный срок службы ремонтируемого участка покрытия и обеспечивает высокое каче- ство ремонтных работ при условии соблюдения технологии. Однако каче- ство ремонтных работ при этом методе в значительной степени зависит от погодных условий производства работ, точности выполнения требований технологии, обеспечения температурных режимов укладки и уплотнения горячей смеси при соответствующих параметрах уплотняющих машин. 1.4. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕССЫ РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ НЕЖЁСТКОГО ТИПА Образование дефектов на асфальтобетонных покрытиях автомобиль- ных дорог связано с комплексным воздействием различных факторов в процессе эксплуатации автомобильных дорог. В процессе строительства дороги, из-за нарушений технологии укладки и уплотнения слоёв материала, имеет место недоуплотнение уложенного материала, что в дальнейшем способствует образованию де- фектов в виде выбоин. Экспериментально доказано, что при недостаточ- ном коэффициенте уплотнения земляного полотна (K у = 0,9…0,92) на дорожном покрытии образуются выбоины. Одновременно с этим на до- рожных покрытиях нежёсткого типа наблюдается просадка покрытия, т.е. вертикальная просадка покрытия без образования трещин за счёт дефор- маций грунтов земляного полотна и материалов конструктивных слоёв дорожных одежд, что также влияет на качество дорожных покрытий. При устройстве асфальтобетонных покрытий за счёт температурной сегрегации и гранулометрической неоднородности укладываемого мате- риала наблюдаются участки покрытия с разными физико-механическими характеристиками и водонепроницаемостью, что в процессе эксплуатации способствует образованию дефектов на покрытиях дороги в виде отслое- ния частиц материала из покрытия и появлению в дальнейшем выбоин. Эксплуатация автомобильных дорог в осенне-весенний период года и сопутствующие им изменения температур окружающего воздуха приво- дят к разрушительным процессам в конструкциях автомобильных дорог, связанных с промерзанием и оттаиванием конструктивных элементов ав- томобильных дорог. Наличие повышенной влажности в конструктивных слоях автомобильной дороги при низких температурах окружающего воз- 13 духа приводит к переходу влаги из жидкого состояния в кристаллообраз- ное, что связано с увеличением её объёма, а следовательно, возникнове- нию сил, под действием которых происходит разрушение структуры ма- териала и разуплотнение материала земляного полотна и дорожных одежд. Под воздействием осевой нагрузки от транспортных средств и небла- гоприятных климатических условий ухудшаются основные эксплуатаци- онные показатели дороги – водонепроницаемость, прочность, ровность и сцепные свойства покрытия автомобильной дороги. Ухудшение транс- портно-эксплуатационных параметров дороги приводит к понижению несущей способности конструктивных элементов дороги, что проявляется в виде образования выбоин, просадок, проломов, трещин, волн, сдвигов и колейности на поверхности покрытия. Возникающие на поверхности покрытия выбоины приводят к снижению скоростных режимов транс- портных средств, увеличивают динамические нагрузки на трансмиссии машин и влияют на безопасность дорожного движения. Разрушение дорожных покрытий нежёсткого типа автомобильных дорог происходит за счёт процессов старения и износа асфальтобетонных покрытий, усталостного разрушения и накопления остаточных деформа- ций в процессе эксплуатации автомобильных дорог. С повышением интенсивности движения и грузоподъёмности транс- портных средств происходит интенсивное накопление остаточных дефор- маций в покрытиях дорожных одежд нежёсткого типа. Изменение свойств вяжущего в процессе эксплуатации дороги приводит к снижению трещи- ностойкости асфальтобетона и усталостному разрушению материала, на поверхности покрытия появляются трещины, что приводит к водонасы- щению асфальтобетона и в дальнейшем является причиной образования сквозных трещин. Образование сквозных трещин приводит к снижению прочностных характеристик дорожных одежд и, как следствие, образуют- ся просадки на дорожном покрытии. Появление просадок, а также образо- вание продольных трещин на покрытиях нежёсткого типа возможно при недостаточной плотности нижележащих слоёв материала дорожной одеж- ды. За счёт действия осевой нагрузки от транспортных средств на дорож- ные покрытия, а также влияния погодных условий при эксплуатации до- рог на прочностные характеристики материала покрытия, на поверхности покрытия образуются неровности, влияющие на безопасность дорожного движения. Для безопасности движения транспортных средств наиболь- шую опасность представляют проломы и выбоины на поверхности покры- тия, приводящие к снижению скоростных режимов движения транспорт- ных средств, поломкам трансмиссий и некоторых случаях являются при- чиной ДТП. Образование выбоин происходит за счёт локальных разруше- ний дорожных покрытий в виде углублений разной формы с резко выра- женными краями. Причиной образования выбоин могут служить разные 14 факторы, в том числе трещины, нарушения технологии при строительстве дорожных одежд и покрытия, недостаточная прочность применяемого материала. Следовательно, комплексное воздействие на автомобильную дорогу приводит к появлению дефектов на покрытии дороги. Следует заметить, что причины образования дефектов на поверхно- сти покрытия нежёсткого типа известны, разработаны методы и рекомен- дации по их снижению или предотвращению, которые постоянно совер- шенствуются. Однако, как показывает практика эксплуатации автомо- бильных дорог, до настоящего времени происходят разрушения дорож- ных покрытий. 1.5. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РЕМОНТА ВЫБОИН НА ПОКРЫТИЯХ ДОРОГ НЕЖЁСТКОГО ТИПА Воздействие погодно-климатических факторов и превышение осевой нагрузки от транспортных средств по отношению к нормативной нагрузке способствует интенсивному износу и разрушению дорожных покрытий, что приводит к снижению транспортно-эксплуатационных показателей автомобильных дорог. Для обеспечения безопасности движения транс- портных средств необходим постоянный контроль за состоянием дорож- ного покрытия и проведением необходимых работ по содержанию и ре- монту автомобильных дорог. В настоящий момент времени для содержания и ремонта дорожного покрытия автомобильных дорог применяются разные материалы и техно- логии. Главная задача таких работ – обеспечение безопасного движения автомобильного транспорта с установленным скоростным режимом. Выбор конкретной технологии определяется конструктивными парамет- рами дороги, материалом покрытия, погодными условиями, объёмами работ и видами дефектов. Нормативными документами установлено, что производство ремонт- ных работ на покрытиях нежёсткого типа с применением битумов должно выполняться с наступлением устойчивой теплой и сухой погоды при тем- пературе окружающего воздуха не ниже +5 °С. Однако на практике воз- никает потребность в проведении срочного внепланового или аварийного ремонта практически в любое время года и при любых погодных услови- ях. При выборе технологии для ремонта дорожных покрытий необходимо учитывать следующие критерии: достижение высокого качества работы с обеспечением требуемых показателей плотности‚ прочности‚ водоне- проницаемости, ровности и шероховатости по отношению к основной части покрытия; обеспечения заданного срока службы отремонтированно- го участка покрытия; наличия требуемых материалов и механизмов по выбранной технологии; возможность реализации принятой технологии ремонта с учётом погодных условий; оперативность открытия движения 15 транспорта по месту ремонта; высокая экономичность ремонтных работ. Совместное решение по обеспечению указанных критериев определяет эффективность применяемой технологии для ремонтных работ. Следует заметить, что ямочный ремонт, выполненный без тщательной подготовки места к производству работ и соблюдения требований технологии к вы- полнению ремонтных работ, снижает срок службы отремонтированной поверхности покрытия в 2 – 4 раза. Ремонтные работы дорожных покры- тий нежёсткого типа зависят от температуры воздуха и влажности дорож- ного покрытия. Поэтому актуальной задачей в настоящее время является разработка такой технологии ремонта асфальтобетонных дорожных покрытий, которая позволяет проводить эти работы в любое время года с обеспечением требуемого срока службы и качества. Из применяемых технологий ремонта дорожных покрытий нежёсткого типа наибольшее распространение получили технологии с применением горячих асфальто- бетонных смесей, литого асфальтобетона, струйно-инъекционного метода и холодного асфальтобетона с использованием битумных эмульсий и ге- леобразных битумов. Каждый метод проведения ремонтных работ имеет свои особенности, достоинства и недостатки. Поэтому выбор конкретной технологии зависит от многих факторов, которые необходимо учитывать при подготовке и производстве ремонтных работ. Применение технологий, в которых используются битумные эмуль- сии и эмульсионно-минеральные смеси, не эффективны при низких тем- пературах окружающего воздуха из-за наличия в битумных эмульсиях воды. Применение холодных битумосодержащих смесей и материалов на основе жидких или разжиженных битумов позволяет уменьшить влияние погодных условий на производство ремонтных работ. Для формирования структуры смеси после укладки она должна прогреваться для испарения легких фракций битума с одновременным уплотнением в течение 2–3 не- дель. Поэтому такой ямочный ремонт предпочтительнее проводить при положительной температуре воздуха на дорогах третьей–четвёртой кате- горий при незначительной интенсивности движения транспортных средств. Технология в этом случае аналогична ямочному ремонту покры- тий горячими смесями. Такие технологии ремонта получили широкое применение во многих странах благодаря простоте, увеличению продол- жительности сезонности работ и меньшей строгости требований норма- тивных документов к погодным условиям. Производство работ по устранению выбоин на повреждённом участ- ке покрытия может выполняться одним из следующих способов: − с разделкой покрытия и удалением старого материала; − без разделки покрытия. При этом состав работ без разделки покрытия включает аналогичные операции технологии с разделкой покрытия, за исключением разметки 16 мест ремонта выбоин, нарезки контуров выбоин и отгрузки отходов в транспортные средства. Способ ремонта с применением холодной складируемой органоми- неральной смеси предусматривает промывку выбоины водой, заделку её смесью из увлажнённого минерального материала подобранного состава и жидкого органического вяжущего (гудрона или разжиженного битума) и её уплотнение. К преимуществам такой технологии относится возмож- ность использования в течение длительного срока хранения; простота вы- полнения технологии работ; ввод в эксплуатацию отремонтированного асфальтобетонного покрытия сразу после завершения ремонтных работ. Существенным недостатком данной технологии является высокая цена материала, малая сопротивляемость сдвигу материала под действием ка- сательных сил, что исключает их применение при ремонте покрытий в местах торможения, на перекрёстках и автобусных остановках. В некоторых зарубежных странах (Швеция‚ Финляндия Норвегия и др.) асфальтобетонные смеси приготовляют на маловязких и жидких битумах. При использовании таких материалов его готовят и укладывают в покрытие по обычной горячей технологии. Ремонт выбоин с использованием катионной эмульсии (инъекцион- ный метод) выполняют с применением прицепного специального обору- дования, например, пломбировщика марки БЦМ-24, УДМ-1. Очистку вы- боины под ремонт осуществляют струёй сжатого воздуха или методом всасывания, подгрунтовку – подогретой до 60…75 °С эмульсией, запол- нение – чернённым в процессе инъектирования щебнем. При этом методе ремонта обрубку кромок не производят. Движение открывают через 10…15 мин. Работы выполняют при температуре воздуха не ниже +5 °С как на сухом, так и на влажном покрытии. При возникновении на поверхности дорожного покрытия выбоин, влияющих на безопасность дорожного движения и создающих аварийные ситуации для транспортных средств, допускается применять любые мето- ды ремонта, материалы и средства, которые способны обеспечить вре- менную (не менее 2–3 месяцев) безаварийную эксплуатацию дороги. Ава- рийный ремонт выполняется в любое время года и при неблагоприятных условиях отражается на качестве работы. Такие некачественно отремон- тированные места с наступлением тёплой и сухой погоды подлежат по- вторному ремонту‚ но с соблюдением всех требований и правил выполне- ния качественной заделки выбоин. Это приводит к дополнительным за- тратам и при небольших объёмах ремонтных работ экономически допус- тимо. При аварийном ремонте выбоин используются такие способы‚ ко- торые не требуют дополнительной подготовки выбоин‚ за исключением очистки от грязи‚ влаги‚ снега и льда. Основным требованием такого ре- монта является обеспечение прочной связи применяемого материала с поверхностью выбоины и чтобы частицы укладываемого материала имели |