Цементобетонные покрытия автомобильных дорог

Повышение требований к надежности, работоспособности и прочности дорожных одежд вызвано ростом грузоподъемности транспортных средств и интенсивности движения на дорогах. За последнее десятилетие автомобильный парк России вырос в три раза. На некоторых дорогах интенсивность движения в 1,5 - 3 раза превышает допустимую для данной категории дороги.

Возрастающим требованиям движения, как показывает отечественный и мировой опыт, в наибольшей степени отвечают цементобетонные покрытия. Стабильные транспортно-эксплуатационные показатели, высокая долговечность дают им преимущества перед покрытиями, построенными с применением органическихвяжущих, Цементобетонные покрытия устраивают непосредственно на месте строительства из свежеуложенного бетона по конструктивным слоям основания.

В зависимости от интенсивности движения, свойств земляного полотна, плита из цементобетона может быть неармированной или содержать арматурную сетку, препятствующую раскрытию трещин в случае их возникновения, Толщину плиты назначают по расчету, и обычно она колеблется от 18 до 24 см, а иногда до 30 см.

Бетонное покрытие укладывают на искусственное основание из грунта, обработанного цементом, щебня, обработанного вяжущим или из других прочных материалов. Обеспечение необходимой ровности и прочности основания позволяет существенно снизить напряжения в цементобетонном покрытии и повысить его работоспособность.

В мировой практике используются две различные технологии строительства цементобетонных покрытий и оснований: в рельс-формах и скользящей опалубке. Рельс формы, устанавливаемые с помощью геодезических инструментов строго в соответствии с проектом расположения покрытия в плане и профиле, служат рельсовым путем для колесных самоходных машин бетоноукладочного комплекта и одновременно опалубкой для бетона.

В этот комплект кроме машин, осуществляющих распределение, уплотнение и отделку бетона, могут входить также машины для устройства деформационных швов, для нанесения пленкообразующих материалов с целью ухода за бетоном, для монтажа и демонтажа рельс-форм. При этом операции по уплотнению и отделке бетона выполняют специальные рабочие органы бетоноукладочной машины.

Безрельсовая укладка бетона в покрытия автомобильных дорог основана на применении специальных машин -бетоноу кладчиков со скользящими формами, рабочие органы которых выполняют за один проход машины распределение и уплотнение бетонной смеси, отделку поверхности бетона, а также устройство продольного деформационного шва. Полная автоматизация основных процессов укладки, однопроходный режим работы, отказ от трудоемких операций по монтажу и демонтажу рельс -форм позволяют резко повысить эффективность строительных работ: улучшить ровность покрытия, увеличить производительность укладки, снизить стоимость и трудоемкость работ. Ведущими зарубежными фирмами по выпуску современных бетоноукладочных комплексов являются: Gomaco (США), Wirtgen (Германия) и Massenza (Италия).

Во избежание разрушения бетона от совместного действия транспортной нагрузки и колебаний температуры, существенно увеличивающихся с ростом длины плит, в бетонных покрытиях устраивают деформационные швы различного назначения. В большинстве стран технология устройства поперечных деформационных швов характеризуется нарезкой их пазов в затвердевшем бетоне самоходными многодисковыми машинами - нарезчиками, Продольные швы в ряде случаев устраивают в свежеуложенном бетоне диском, смонтированном на бетоноотделочной машине.

Качество герметизации деформационных швов определяет долговечность цементобетонных покрытий. Для герметизации всех видов швов используются герметики холодного и горячего применения. Герметики холодного применения созданы на основе синтетических каучуков и, как правило, состоят из пасты и отвердителя, В России успешно применялись герметики VULCEM (США). U-SEA (Канада), COLPOR (Англия) и др. Герметики холодного применения используются с помощью пневмошприцев и заливщиков для двухкомпонентных герметиков.


Герметизирующие материалы горячего применения включают битумы нефтяные, дробленую резину, мягчители, пластификаторы, наполнители, полимерную добавку. Применение праймера (полимерной композиции) значительно удлиняет срок эксплуатации покрытия с герметичными швами.

Поперечные швы наиболее уязвимое место бетонных покрытий. Желание избавиться от температурных швов сжатия и расширения привело к созданию непрерывно армированных цементобетонных покрытий.

Принципиальное отличие непрерывно армированных конструкций от обычных неармированных состоит в том, что под влиянием внешних воздействий и благодаря наличию арматуры в них образуется поперечные трещины с шагом 1,5 -3,0 м и раскрытием их на поверхности до 0,2 - 0,4 мм. Незначительное раскрытие трещины обеспечивает передачу поперечной силы между плитами и гарантирует от проникновения к арматуре воды, так как на уровне арматуры трещины не раскрываются.

В г. Москве в 1972 году были построены первые опытные участки непрерывно армированных покрытий, которые показали высокую эффективность эксплуатации, В США и ряде европейских стран покрытия и основания с непрерывным армированием строятся в значительных объёмах.

В последние годы наблюдается тенденция создания дорожных бетонов повышенной прочности и долговечности. Это достигается путем модификации структуры бетона химическими добавками: пластифицирующими, воздухововлекающими и газообразующими. В России наилучший эффект получен с комплексной химической добавкой на основе суперплатификатора С-3 и воздухововлекающей добавки СНВ. В зарубежной практике широкое применение находит использование тройной комплексной добавки, включающей сочетание воздухововлекающей, газообразующей и пластифицирующей добавок. Направленная модификация структуры дорожного бетона позволяет создавать бетоны высокой прочности и морозостойкости при низком водоцементном отношении.

С появлением виброкатков, уплотняющих бетонную смесь до большей плотности и без раскрошивания крупного заполнителя, стало возможным использование бетонных смесей особо жесткой консистенции для строительства автомобильных дорог под тяжелые нагрузки. Отличительной особенностью применения таких смесей является меньший расход цемента по сравнению с традиционными смесями, широкое использование в их составе отходов производства, простота технологии строительства. Однако вследствие низкого расхода цемента и высокой пористости укатанные бетоны имеют относительно низкие прочностные показатели и морозостойкость.

Проведенные автором совместно с английскими учеными исследования показали возможность значительного улучшения свойств подобных бетонов за счет оптимального проектирования состава смеси, введения микро-заполнителей и поверхностно-активных веществ. Высокие транспортно-эксплуатационные качества и упрощенная технология строительства обеспечивают технико-экономическую эффективность применения укатанных бетонов в конструкциях дорожных одежд.

В России построено и успешно эксплуатируется более 6 тыс. км. автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями. В США 60% межштатных дорог с интенсивным движением транспортных средств имеют бетонные покрытия.

Повышенный срок службы дорожных одежд с цементобетонными покрытиями при минимальных затратах на их содержание, высокие транспортно-эксплуатационные качества, ограниченные запасы нефти и низкое качество битума, поставляемого для изготовления асфальтобетона, являются важными обстоятельствами определяющими перспективу применения цементобетона в дорожном строительстве.

Автор: Ушаков В, В,. д.т.н., профессор МАДИ (ТУ)

Источник: Журнал "Строительная техника и технологии", март-апрель 2001 г.