Основные конструкции дорожных одежд

07.06.2016

Автомобильная дорога представляет собой комплекс сооружений, предназначенных для безопасного круглогодичного движения транспортных средств с расчетными скоростями, габаритами и нагрузками. В состав дороги входят земляное полотно и дорожная одежда.
Земляное полотно - один из основных конструктивных элементов дороги, от устойчивости и прочности которого зависит долговечность дорожной одежды.
Дорожная одежда представляет собой многослойную конструкцию, предназначенную для движения автотранспорта и передачи нагрузки от него на земляное полотно. Она содержит три основных слоя, отличающихся составом материалов: покрытие, базовый слой основания и дополнительный (подстилающий) слой. В свою очередь, каждый из этих слоев может быть одно- или многослойным.
Дополнительный (подстилающий) слой основания - это нижний слой дорожной одежды, воспринимающий нагрузку и передающий ее на земляное полотно. Как правило, он выполняет также функции морозозащитного и дренирующего (дренажного) слоя. Его устраивают из гравия, песка, гравийно-песчаных смесей, шлака или грунта, обработанного вяжущими веществами.
Базовый слой основания - это несущая часть дорожной одежды, обладающая заданной прочностью в соответствии с технической категорией дороги и состоящая, как правило, из нескольких слоев на основе частиц каменного материала или грунта, обработанного вяжущими веществами. Поскольку этот слой не подвергается непосредственному воздействию колес автотранспорта, для его устройства используют материалы, которые уступают по прочности материалу покрытия.
Покрытие - это верхний слой дорожной одежды с высоким сопротивлением износу, ударным нагрузкам и природным факторам. Он воспринимает нагрузки непосредственно от колес автотранспорта и обеспечивает заданные транспортно-эксплуатационные характеристики дороги, в том числе ровность, высокий коэффициент сцепления с шинами и долговечность. В свою очередь, покрытие может быть многослойным. В большинстве случаев оно имеет два слоя: основной (несущий) слой и слой износа (т.е. самый верхний слой, с которым контактируют шины автотранспорта). Слой износа по мере истирания периодически восстанавливают.
Покрытия дорожной одежды автомобильных дорог разделяют на четыре основных типа, которые различаются капитальностью конструкции, интенсивностью движения автотранспорта и технико-экономическими характеристиками: 1) усовершенствованные капитальные; 2) усовершенствованные облегченные; 3) переходные; 4) низшие (простейшие).
К усовершенствованным капитальным относят следующие покрытия: во-первых, цементобетонные - монолитные и сборные; во-вторых, асфальтобетонные, которые укладывают в горячем состоянии из асфальтобетона марок I и II: в-третьих, мостовые, брусчатые или мозаиковые на цементобетонном основании. Их применяют на дорогах I—III категорий с интенсивным движением. Расчетный срок службы составляет 15 лет для нежестких и 30 лет для жестких дорожных одежд.
Строительство цементобетонных (ЦБ) покрытий производят на автомобильных дорогах I—III категорий с интенсивным движением. ЦБ покрытия могут быть одно- и двухслойными. Толщина верхнего слоя составляет не менее 6 см. В целом толщину покрытия выбирают с учетом интенсивности движения и материала основания в пределах 18—24 см.
Ведущее место на дорогах и улицах занимают асфальтобетонные (АБ) покрытия. Их устраивают на автомобильных дорогах I—IV категорий, аэродромах и городских улицах из горячих, теплых и холодных АБ смесей, которые готовят смешением исходных компонентов (щебня, песка, минерального порошка и дорожного битума) в заданных стандартом соотношениях.
Усовершенствованными облегченными считают покрытия из горячего асфальтобетона марки III, теплых и холодных асфальтобетонных смесей, эмульсионных смесей, а также покрытия из щебеночных и гравийных материалов, обработанных вяжущими веществами путем пропитки и смешения на месте. К облегченным покрытиям относят также слои износа, устроенные на покрытиях переходного типа в результате поверхностной обработки. Покрытие по способу пропитки получают путем распределения щебня фракции 20-40 мм с последующим розливом битума или битумной эмульсии и распределением мелкого черного щебня фракции 5-10 мм. Покрытие по способу пропитки получают смешением минерального материала (щебня, песчано-гравийной смеси и др.) с битумом или битумной эмульсией непосредственно на дороге. Расчетный срок службы усовершенствованных облегченных покрытий составляет 10 лет.
Покрытия переходного типа устраивают на дорогах IV и V категорий. К ним относят неукрепленные щебеночные и гравийные покрытия, а также покрытия из укрепленных вяжущими материалами (жидким битумом, битумной эмульсией, известью, цементом и др.) грунтов. В ряде случаев переходные покрытия используют в качестве оснований усовершенствованных покрытий. Их расчетный срок службы составляет 6 лет.
Покрытия низшего типа формируют из уплотненных грунтов или грунтов, укрепленных добавками гравия, шлака, извести и местных материалов.
Необходимость безотходного производства, экономия ресурсов и минимизация влияния на окружающую среду потребовали разработки новых технологий дорожного строительства и новых машин для их реализации. Современные методы реконструкции, восстановления и ремонта дорожной одежды позволяют существенно расширить гамму материалов, применяемых при создании дорожных покрытий, в том числе использовать вторичное сырье, т.е. регенерированные материалы дорожной одежды. В этом плане наиболее востребованными и энергосберегающими являются технологии дорожного строительства и ремонта АБ покрытий с повторным использованием старого асфальтобетона.
В последнее время для устройства облегченных и переходных покрытий используют холодные регенерированные АБ смеси на основе битумных эмульсий и других вяжущих, в том числе органических и неорганических, а также комплексных вяжущих на их основе. Их устраивают и ремонтируют по методу холодного рециклинга (ресайклинга), который объединяет несколько операций: фрезерование, перемешивание, стабилизацию, уплотнение и профилирование восстанавливаемого участка дороги за один проход. Эти холодные смеси используют для устройства элементов дорожной одежды различных категорий дорог;
1) верхних слоев оснований на дорогах I—III категорий;
2) нижних слоев покрытий на дорогах III категории;
3) верхних слоев покрытий на дорогах IV V категорий.
При реконструкции или ремонте АБ покрытий методом горячего рестлинга объем восстановительных работ зависит от характера повреждений покрытия.
Для устранения неровностей покрытий применяют метод термопрофилирования (reform) - это разогрев и срезание старого покрытия, перемешивание полученного гранулята в машине, его укладку, разравнивание и уплотнение на дороге.
Для усиления покрытия и создания нового слоя износа используют метод термогомогенизации (repave) - разогрев и срезание старого покрытия, перемешивание полученного гранулята в машине, его укладку и разравнивание на дороге, укладку на него и уплотнение новой АБ смеси.
Для усиления покрытия и восстановления слоя износа применяют метод термосмещения и укладки смеси с добавлением новых компонентов (remix) -разогрев старого покрытия, распределение горячего щебня и битума по поверхности старого покрытия, повторный разогрев и срезание покрытия с нанесенным слоем, перемешивание полученного гранулята в машине, его укладку и уплотнение на дороге.
Для восстановления покрытия с формированием нового слоя износа применяют термоукладку с нанесением нового слоя износа (remix plus) - разогрев старого покрытия, укладку на него новой АБ смеси в качестве слоя износа и уплотнение.
Все перечисленные восстановительные работы по методу горячего рециклинга на дороге выполняют специализированные однопроходные машины (ремиксеры). Их основным достоинством является выполнение всех операций технологического процесса (за исключением окончательного уплотнения смеси), что обеспечивает значительное ресурсосбережение и высокий уровень экологической безопасности дорожных работ.
На наш взгляд, целесообразно разъяснить некоторые термины, которые используют в литературе по дорожной технике. Помимо общепринятых - «восстановление» и «регенерация» часто используют термины «рециклинг» и «ресайклинг», которые происходят от одного английского слова «recycling» (to recycle — переработать). В настоящее время рециклингом (ресайклингом) называют регенерацию, т.е, повторное использование старого материала дорожной одежды для ее восстановления. Имеются методы холодного и горячего рециклинга.
В свою очередь, от рециклинга появились такие понятия как рециклированный и рециклируемый материалы.
Рециклированным называют материал, который частично или полностью состоит из вторично использованного сырья.
Рецитируемым называют материал, который частично или полностью может быть использован в качестве вторсырья.
Для реализации современных технологий ремонта и восстановления дорожной одежды используют машины, которые частично или полностью обеспечивают операции технологического процесса. К ним относятся рециклеры (ресайклеры) и ремиксеры.
Рециклером (ресайклером) называют автоматизированную машину для ремонта и восстановления АБ покрытий и оснований дорожной одежды методом холодного рециклинга. Она обеспечивает снятие старого покрытия, смешивание его частиц с новым вяжущим (водоцементной смесью, битумной эмульсией и др.), укладку и уплотнение на дорожном полотне.
В дальнейшем будем использовать термин «рециклинг» и его производные.
Ремиксером (от англ. to remix - повторно перемешивать) называют автоматизированную машину для ремонта и восстановления АБ покрытий методом горячего рециклинга. Она обеспечивает нагрев и снятие старого покрытия, смешивание его частиц с компонентами корректирующей смеси, укладку и уплотнение на дорожном полотне. Ремиксер представляет собой самоходную однопроходную машину, оснащенную дизельным двигателем и пневмоколесным шасси, газовым оборудованием для нагрева покрытия, гидравлической системой управления рабочими органами и другими агрегатами, а также комплектом рабочего оборудования.