Технология дорожных работ. Учебное пособие для студентов, обучающихся по специаль ностям Автомобильные дороги и аэродромы
 Скачать 1.71 Mb.
|
|
17 достаточно прочные контакты между собой за счёт механического распо- ра или склеивающих прослоек. Устранение выбоины возможно способом втрамбовывания холодно- го щебня с последующей его обработкой битумной эмульсией путём рас- пределения эмульсии по поверхности выбоины. В итоге получается за- делка выбоины щебнем‚ пропитанным битумной эмульсией. Метод пропитки щебня в выбоине битумом‚ разжиженным и горя- чим‚ практикуется дорожниками разных стран для ликвидации аварийных выбоин. Отличие от метода пропитки эмульсией заключается в том‚ что сама пропитка выполняется до трамбования щебня. При этом битум на- гревают до температуры не ниже 170…180 °С. В практике ремонтных работ применяется метод обратной пропитки‚ в котором нагретый битум 170…180 °С‚ попадая на оставшуюся на дне и стенках выбоин влагу и на сырой щебень‚ вспенивается с кратностью до 4 – 6 и покрывает тонким слоем поверхность выбоины и частиц щебня. Проникновение битума между частицами и зёрнами щебня идёт снизу вверх‚ поэтому этот технологический приём ремонта получил название «метод обратной пропитки». Его эффективность ограничена температу- рой воздуха +5…+10 °С. При более низких температурах битум плохо и трудно вспенивается. В некоторых случаях вместо битума используют полимерные материалы. Например, при ремонте полимербетоном выбои- на заполняется щебнем‚ который затем пропитывается жидкотекучим со- ставом на основе полиуретановой‚ акриловой или другой смолы‚ при трамбовании материала остаточная вода отжимается из лунки наверх. Такой ремонт возможен при температуре воздуха от –30 до + 50 °С. Дви- жение транспорта открывается через 30 мин. При неблагоприятных по- годных условиях (сырость‚ холод) аварийный ямочный ремонт может быть также выполнен влажной органоминеральной смесью (ВОМС)‚ со- став и технологию приготовления и использования которой разработали в РосдорНИИ. Такой смесью ремонтируют выбоины глубиной не менее 3…4 см. Преимущество применения ВОМС состоит в том‚ что она ис- пользуется уже в готовом виде по холодной технологии‚ на сухом или сыром покрытии и при температуре воздуха до –10 °С. Однако следует иметь в виду‚ что зимой и ранней весной формирование прочной структу- ры ВОМС в покрытии происходит медленно и трудно из-за частых пере- ходов температуры воздуха через 0 °С. Наибольшую прочность этот материал приобретает после полного высыхания‚ однако эта прочность в 1‚5–2 раза ниже прочности холодного и в 2‚5–3 раза ниже прочности го- рячего асфальтобетона. Поэтому такую технологию можно применять для аварийного ремонта покрытий. Для проведения ямочного ремонта покрытий нежёсткого типа в СоюздорНИИ разработана складируемая асфальтобетонная смесь (САС) на вязких битумах‚ которую можно хранить‚ укладывать и уплотнять в 18 холодном виде. Их готовят на вязких битумах с повышенными тиксо- тронными свойствами‚ что достигается путём ввода в них специальных пластификаторов (летнее автотракторное дизельное топливо ЛТД и неф- тяное сырьё СБ для производства вязких дорожных битумов). В последнее время для ремонта выбоин и просадок применяют ин- жекторную или струйно-инъекционную холодную технологию. При этой технологии все операции выполняются рабочим органом одной машины (установки) самоходного или прицепного типа. Подготовка выбоины к ремонту сводится фактически к её очистке от пыли, мусора и влаги путём продувки высокоскоростной струёй воздуха и обработке поверхности вы- боины битумной эмульсией. Операции обрезки, разлома или фрезерова- ния асфальтобетона вокруг выбоины в этой технологии может не произ- водиться. Заделка выбоины осуществляется посредством её заполнения мелким щебнем, предварительно обработанным битумной эмульсией в камере смешения машины. За счёт вовлечения и подачи щебня воздушной струёй его укладка в выбоину происходит с высокой скоростью, что обес- печивает хорошую его упаковку (уплотнение), исключающую необходи- мость в уплотнении. Для ямочного ремонта по этой технологии рекомен- дуется использовать чистый мелкий щебень фракции 5…10(15) мм и бы- строраспадающуюся катионную (для кислых каменных пород) или ани- онную (для основных каменных пород) битумную эмульсию 60%-ной концентрации. Практика его применения показывает, что фактически крепкую и долговечную заделку выбоины можно обеспечить даже при температуре воздуха до –10…15 °С. Не рекомендуется проводить работы этим способом при дожде и снегопаде, когда затруднена или даже исклю- чена очистка выбоины от влаги, пыли и мусора и подгрунтовка битумной эмульсией. При выборе между горячей и холодной технологиями ремонта ас- фальтобетонных покрытий следует обязательно учитывать‚ что прочность и водостойкость холодного асфальтобетона‚ приготовленного на жидком или разжиженном битуме‚ в 2–3 раза ниже‚ чем горячего. Поэтому его используют‚ в основном‚ для устройства и ремонта покрытий дорог третьей–четвёртой категорий. Холодные смеси на эмульсиях‚ полученных из высокосортных битумов или полимербитумов‚ хорошо себя показали на ямочном ремонте покрытий всех категорий дорог. Горячие асфальто- бетонные смеси и литой асфальт применяют‚ как правило‚ преимущест- венно при ремонте покрытий дорог первой–второй категорий. В последнее время для ремонта выбоин используется литой асфальт. Применение этого метода характеризуется сравнительно высокой стоимо- стью асфальтобетонной смеси за счёт повышенного содержания битума и минерального порошка, а также сравнительно большого энергопотребле- ния при приготовлении горячей литой смеси. Применение высоковязкого битума в процессе приготовления асфальта требует более высоких темпе- 19 ратур, что приводит к высоким энергетическим затратам в процессе его производства (220…250 °С). К месту работ смесь доставляют специаль- ными машинами с обогреваемой ёмкостью и выливают в подготовленную карту. После остывания смеси до 50…60 °С по отремонтированному уча- стку открывают движение. Существенным недостатком, с точки зрения транспортно-эксплуатационных показателей покрытия, являются низкие сцепные показатели, что требует дополнительной операции по повыше- нию шероховатости (вдавливание мелкого щебня в уложенный слой горя- чего асфальтобетона). Вязкую массу заливают в подготовленные ямы. Остывая, смесь уплотняется сама собой, без обработки катком. Такая тех- нология обеспечивает высокие адгезионные свойства при морозах и по- вышенной влажности. Однако в летний период времени, нагреваясь на солнце до +60 °C, на покрытиях образуются пластические деформации, что приводит к образованию колеи, дорога продавливается колёсами транспорта, в результате, образуется колея. Наиболее распространённым методом ремонта дорожных покрытий нежёсткого типа является метод ремонта с использованием горячих ас- фальтобетонных смесей, который позволяет обеспечить 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, точности выполнения требований технологии по под- готовке рабочего места производства работ и обеспечения температурных режимов укладки и уплотнения горячей смеси. При определении размеров ямочного ремонта учитывают, что раз- рушение нижележащего слоя происходит на бóльшую площадь, чем раз- рушенная площадь покрытия. Поэтому граница обрабатываемой поверх- ности покрытия должна превышать разрушенную зону не менее чем на 5 см. Вырезка покрытия в месте ремонта производится фрезой методом холодного или горячего фрезерования. При небольших объёмах работ возможно применение нарезчика швов. Поверхность под ремонт покры- тия может иметь любую форму, но без острых углов. Установлено, что использование перфораторов для отбора материала по границе зоны де- формированного покрытия способствует образованию микротрещин, что приводит в дальнейшем к снижению срока службы отремонтированного покрытия. Удаление материала старого покрытия при отсутствии фрезер- ной машины производят ручным способом. Для обеспечения требуемого сцепления уложенного асфальтобетона со старым покрытием границы выбоины обрабатывают вяжущим материалом. После этого в подготов- ленную карту укладывается горячая асфальтобетонная смесь и уплотняет- ся катками ручного типа или вибрационными плитами. Для обеспечения однородности структуры покрытия при восстановлении стараются ис- пользовать материал, свойства которого близки по прочности, деформа- 20 тивности и шероховатости составу материала, применяемому ранее при строительстве дорожных покрытий автомобильных дорог. Чаще всего при ремонте для этих целей применяют мелкозернистые и среднезернистые асфальтобетонные смеси типов Б и В. Жёсткие и прочные крупнозерни- стые и многощебенистые смеси типа А из-за своих технологических ха- рактеристик применяются редко. В некоторых странах (Германия, Гол- ландия и др.) нормативными документами определено в обязательном порядке при производстве ремонтных работ применение теплоизолиро- ванных контейнеров, так как применение асфальтобетонных смесей при температуре ниже 110…120 °С не допускается и считается браком. При отсутствии возможности приготовления горячей асфальтобетонной смеси на заводе рекомендуется применять технологию рециклинга, позволяю- щую готовить горячую смесь путём вторичной переработки асфальтобе- тонного материала непосредственно на месте производства работы. Наи- более эффективно рециклер работает‚ если в него загружается мелкая ас- фальтобетонная крошка‚ полученная путём холодного фрезерования по- крытия. При этом для улучшения свойств смеси рекомендуется при за- грузке крошки или кускового лома добавлять твёрдый битум в количестве 1…2% по весу. Применение такой технологии позволяет снизить затраты на ремонт дорожного покрытия на 50…60% с учётом доставки горячей смеси с завода. Анализ технологий ремонтных работ с применением горячих смесей показывает, что основными недостатками, способствующими невысокому качеству работ, является нарушение требований по подготовке участка покрытия к производству работ, несоблюдение температурных режимов укладки и уплотнения горячих смесей, недостаточное уплотнение уло- женной асфальтобетонной смеси, укладка горячей смеси на мокрую по- верхность. При подготовке основания выбоины необходимо осуществлять контроль за плотностью основания выбоины и при необходимости произ- водить доуплотнение нижележащего слоя основания. Укладка горячей смеси на подготовленное место выбоины произво- дится вручную или, если площадь выбоины сравнительно большая, непо- средственно с автотранспорта. Дорожные катки, применяемые при строи- тельстве асфальтобетонных покрытий, в зависимости от места назначения в технологическом процессе, имеют линейные давления в пределах от 40 до 100 кН/п.м. Линейное давление ручного катка статического дейст- вия соответствует 0,05…0,1 кН/п.м. Поэтому обеспечить требуемые экс- плуатационные показатели асфальтобетона при использовании такой тех- нологии практически невозможно. Применение вибрационных ручных катков не устраняет данный недостаток, хотя его воздействие на горячую асфальтобетонную смесь более эффективно за счёт дополнительного ди- намического фактора. В то же время малая масса вибрационного катка при значительной вынуждающей силе не обеспечивает требуемой плотно- 21 сти материала по толщине слоя, что способствует низкому качеству работ. Более эффективным для этих целей является применение вибрационных плит. Контрольные вопросы к главе 1 1. От каких факторов зависит выбор технологии при ремонте выбо- ин и просадок на дорожных покрытиях нежёсткого типа? 2. Какие технологии применяются при ремонте асфальтобетонных покрытий и назовите условия их эффективного применения? 3. Какие эксплуатационные параметры асфальтобетона влияют на работоспособность дорожного покрытия? 4. Перечислите технологические операции, выполняемые при про- изводстве ремонтных работ выбоин и просадок на дорожных покрытиях. 5. Назовите нормативные документы, применяемые при строитель- стве и ремонте асфальтобетонных покрытий. 6. Перечислите факторы, влияющие на процессы разрушения ас- фальтобетонных покрытий при эксплуатации автомобильных дорог. 7. Какие средства механизации применяют при производстве ре- монтных работ? Назовите области их применения. 8. Чем объясняется высокая эффективность вибрационных плит при ремонте выбоин на дорожном покрытии? Основная литература 1. Подольский, В. П. Технология и организация строительства ав- томобильных дорог / В. П. Подольский. Т. 2: Дорожные покрытия ; под ред. В. П. Подольского. – Москва : Академия, 2012. – 297 с. 2. Справочная энциклопедия дорожника / А. П. Васильев и др. Т. II: Ремонт и содержание автомобильных дорог ; под ред. заслуж. деяте- ля науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук, проф. А. П. Васильева. – Моск- ва : Информавтодор, 2004. – 505 с. Дополнительная литература 3. Алферов, В. И. Дорожные материалы на основе битумных эмульсий / В. И. Алферов. – Воронеж: Воронежский государственный университет, 2003. – 1542 с. 4. Горелышева, Л. А. Органоминеральные смеси в дорожном строительстве / Л. А. Горелышева // Обзорная информация. Вып. 3. – Мо- сква, 2000. – 95 с. 5. Автомобильные дороги общего пользования Российской Феде- рации (справочник о наличии и протяжённости по состоянию на 01.01.2005 год). – Москва : ФГУ «Дороги России», 2005. 22 6. ГОСТ Р 50597–93. Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения. Госстандарт России. 1994-07–01. – Москва. – 11 с. 7. СНиП 3.03.06.85. Автомобильные дороги. – Москва: ФГУП ЦПП, 1985. 8. ГОСТ 9128–2009. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродро- мы и асфальтобетон. Технические условия. – Москва : МНТКС, 2009. 9. Государственная служба дорожного хозяйства министерства транспорта РФ. Руководство по производству работ дорожным мастером (при содержании и ремонте автомобильных дорог). – Москва, 2001. – 48 с. 10. ОДМД. Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования. Утверждены министерством транспорта РФ от 17.03.2004. – № ОС-28/1270 ИС. – Москва, 2004. – 131 с. 11. Евсеев, Е. Ю. Влияние технологии работ на эксплуатационные показатели асфальтобетонного покрытия / Е. Ю. Евсеев, Р. В. Куприянов, А. Ф. Зубков // Механизация строительства. – 2011. – № 1. – С. 25–26. 23 Г л а в а 2 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГОРЯЧИХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ Технологические свойства дорожно-строительных материалов с применением битумных материалов зависят от температуры и регламен- тированы нормативными документами. Температурные режимы зависят от теплофизических свойств асфальтобетонных смесей, которые влияют на тепловые процессы, происходящие в асфальтобетоне как при произ- водстве работ по устройству дорожных покрытий, так и при выполнении ремонтных работ. В отличие от технологии устройства дорожных покрытий нежёстко- го типа производство ремонтных работ по устранению выбоин на асфаль- тобетонных покрытиях связано с использованием небольших объёмов горячей смеси. Качество выполнения таких работ, особенно при пони- женных температурах окружающего воздуха, зависит от характера рас- пределения температуры в уложенном объёме горячего материала и влия- ет на достижение эксплуатационных параметров на ремонтном участке и на срок службы дорожного покрытия. Установлено, что процесс охлажде- ния слоя горячей смеси относится к нестационарным тепловым процес- сам, и расчёт температурных режимов укладки и уплотнения дорожных покрытий необходимо производить по средней температуре слоя смеси. 2.1. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРЯЧЕЙ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ НА КАЧЕСТВО РАБОТ ПО РЕМОНТУ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ НЕЖЁСТКОГО ТИПА Анализ технологий ремонта покрытий из горячих асфальтобетонных смесей показал, что в зависимости от конкретных условий производства работ и применяемого материала используются разные технологические схемы производства работ. Качество работ по устройству дорожных по- крытий из горячих смесей зависит от многих факторов, каждый из кото- рых влияет на технологию производства работ, выбор технологических параметров и режимов работы применяемых машин. Установлено, что достигаемая плотность асфальтобетона при уплот- нении, независимо от типа смеси, зависит от температуры начала уплот- нения. Температура начала уплотнения смеси влияет также на другие по- казатели качества уплотнения (коэффициент уплотнения, плотность, во- донепроницаемость). 24 Известно, что эффективность работы машины зависит от температу- ры начала уплотнения горячей смеси независимо от применяемого метода и в то же время конечный результат зависит от применяемого метода уплотнения. При динамическом режиме уплотнения максимальная вели- чина коэффициента уплотнения достигается при более низких температу- рах окончания уплотнения, что подтверждается результатами экспери- ментальных исследований. Установлено, что температура смеси влияет на прочностные харак- теристики и деформативную её способность во всём интервале темпера- тур. Изменение температуры горячего асфальтобетона от 150 до 50 ºС приводит к увеличению предела прочности в 2,0–2,5 раза и модуля де- формации материала в 4 раза. Наибольший эффект уплотнения достигает- ся при высокой температуре смеси, когда битум, а следовательно, и смесь, имеют наименьшую вязкость и имеют малую способность сопротивляться внешней нагрузке. С понижения температуры смеси увеличивается вяз- кость битума. За счёт этого образовавшиеся связи между частицами мате- риала усиливаются, что приводит к повышению предела прочности и мо- дуля деформации смеси. Поэтому для обеспечения требуемого качества уплотнения необходимо увеличивать нагрузку на рабочий орган машины. Эффективность работы уплотняющих машин зависит от температур- ных режимов смеси. Установлено, что каждому типу уплотняющей ма- шины соответствует оптимальный температурный интервал смеси. Вяз- кость битума и температура начала уплотнения смеси влияет на получае- мую плотность асфальтобетонного покрытия. Чем больше вязкость биту- ма, тем в большей степени влияет температура начала уплотнения смеси на плотность асфальтобетона. Установлено, что максимальная плотность асфальтобетонных смесей может быть достигнута в определённых темпе- ратурных интервалах, зависящих от марки битума. Увеличение темпера- туры смеси выше определённой максимальной величины не даёт положи- тельного эффекта, так как происходит снижение получаемой плотности. Это связано с разрушением структуры битума. При высокой температуре смеси частицы материала сжимаются под действием вальца катка, вытес- няя битум в зонах контакта. При снятии нагрузки плёнка вяжущего, за счёт расклинивающего давления, восстанавливает начальную толщину, уменьшая тем самым получаемую плотность смеси. Чем меньше вязкость битума, тем быстрее протекает этот процесс. С понижением температуры смеси увеличивается вязкость битума, что приводит к увеличению сопро- тивления при сжатии частиц материала и ухудшению уплотняемости сме- си при действии постоянной нагрузки. Экспериментальными исследова- ниями установлено, что асфальтобетонная смесь, независимо от марки битума, лучшим образом уплотняется в диапазоне вязкостей битумов от 10 до 25 Па ⋅с, что позволяет определять температурные границы эффек- тивного уплотнения горячих смесей при использовании разных марок |