Состояние существующей сети автомобильных дорог общего пользования зависит от использования оптимальных способов ремонта и содержания транспортных сооружений, в основу которых положены новые материалы и технологии для ремонта и содержания дорог.
Обследование участков автомобильных дорог общего пользования, отремонтированных с применением новых технологий за период с 2002 г. по 2007 г., позволяет оценить работу конструкций дорожных одежд при различных погодно-климатических условиях, а следовательно, и эффективность применяемых технологий и материалов.
За указанный период были построены экспериментальные участки с использованием в конструкциях дорожных одежд трещинопрерывающих прослоек, геосеток и георешеток, использована технология холодного ресайклинга.
На автомобильных дорогах магистральной сети было использовано новое решение по устройству основания: применялся дробленый цементобетон, полученный методом виброрезонансного разрушения цементобетонного покрытия.
При устройстве покрытий автомобильных дорог высоких категорий применялись щебеночно-мастичные смеси, литой асфальтобетон, слои износа (Slurry Seal, Novachip); на дорогах низших категорий применялись плотные холодные асфальтобетоны из гравийно-эмульсионных смесей ускоренного формирования, а также использовались новые материалы для герметизации трещин - санация трещин, битумная лента. При проведении мониторинга для каждого участка автомобильных дорог был назначен комплексный вид обследований, который включал визуальное наблюдение, георадарные обследования, отбор проб материалов из опытных слоев с определением их физико-механических характеристик.
Герметизация трещин в покрытиях автомобильных дорог с применением эмульсионно-минеральных материалов
Опыт герметизации трещин в покрытиях с применением эмульсионно-минеральных материалов на автодороге М-6 (Минск - Гродно, км 215,0 – км 218,0) показал, что разгерметизации трещин не произошло, однако на покрытии, на расстоянии 1-2 см от загерметизированных трещин, образовались новые, расположенные параллельно загерметизированным, по обе стороны от каждой трещины. Причиной такого трещинообразования могло послужить состояние асфальтобетона существующего покрытия. Известно, что в асфальтобетоне старых покрытий в прикромочных зонах трещин образуются микротрещины, которые в процессе эксплуатации покрытий приводят к образованию выбоин - необходимо своевременно производить ремонт трещин. Это подтверждается разрушением ослабленного асфальтобетона струей воды под давлением в процессе очистки трещин при выполнении экспериментальных работ (ширина разделки трещин после очистки составляла от 0,5 до 2,0 см). На рисунке 1 показана схема напряжений, возникающих при низких температурах в покрытии, имеющем загерметизированную трещину.
δ lбл ≤ δ lгм, (1)
где δ lбл – температурная деформация блока покрытия, мм;
δ lгм – допустимое растяжение герметизирующего материала, мм.
Температурная деформация блока покрытия определяется по формуле (2), представленной в работе П.В. Анисимова [1].
Δ lбл = α L ΔТ, (2)
где α – коэффициент температурного деформирования покрытия, для старого асфальтобетона на битуме БНД 90/130 α = 0,000021;
L – расстояние между трещинами или длина блока;
ΔT – изменение температуры покрытия, для Гродненской области ΔT = 230С.
По расчету получаем δ lбл = 2,9 мм с учетом длины блока L= 6 м.
Учитывая то, что органо-минеральное вяжущее на модифицированной битумной эмульсии ЭБлКД-Б-65 сработало точно так же, как мастика МГБЭ Т-65, имеющая при растяжении при температуре -200С относительное удлинение 30% (по СТБ 1062 [2]), а также учитывая, что ширина разделки трещины lр = 10 мм, получаем δ lгм = 3,0 мм. Так как условие (1) выполняется, то герметизирующий материал теоретически должен работать при отрицательных температурах без образования трещин в самом материале, что подтверждается данными визуального наблюдения.
Новые трещины в асфальтобетоне образовались при отрицательных температурах, когда блоки асфальтобетонного покрытия сжались, и когезионная прочность герметизирующего материала оказалась выше когезионной прочности асфальтобетона прикромочных зон. На рисунке 2 показаны трещины в асфальтобетоне на опытном участке. Такое объяснение подтверждается состоянием покрытия на контрольном участке дороги М-6, км 218,0 - км 220,0, где были выполнены работы по герметизации трещин с разделкой швов нарезчиком и герметизацией мастикой марок МГБЭ Т-65 по СТБ 1092 [3]. На контрольном участке также образовались трещины по обе стороны от загерметизированных. Рис 2. Участок автодороги М-6
Виброрезонансное разрушение цементобетонных покрытий
Применение технологии виброрезонансного разрушения при ремонте автомобильных дорог с цементобетонным покрытием на разных участках обеспечило различный эффект.
На автомобильной дороге М-1/Е30 (км 80 – км 96) образование трещин на покрытии проявилось с различной частотой. На участке с 80 по 91 км трещины практически отсутствовали, далее с 91 по 94 км они появились в количестве 7 поперечных трещин на 1 км, и с 94 по 96 км количество трещин увеличилось до 27 на 1 км дороги. Вид участка приведен на рис. 3. Участок дороги М 1/Е 30 (км 80 - 96)
На автомобильной дороге М-6 количество поперечных трещин на покрытии составляло от 15 до 25 на 1 км на участке с 15 по 20 км и на участке с 25 по 30 км, а на отрезке с 20 по 25 км проявилось от 40 до 50 трещин на 1 км дороги. Вид участка приведен на рисунке 4. Участок дороги М-6 (км 15 - 30)
По результатам георадарного обследования участков дороги М-6 было установлено, что поперечные трещины появились в местах, где размеры дефрагментированных плит были больше, например на стыках цементобетонных плит. Таким образом, образование отраженных трещин на поверхности покрытия вплотную связано со степенью дробления плит. Немаловажным фактором, от которого зависит однородность дробления, является вид основания, на котором лежит бетонная плита, а также режимы дробления, в частности частота и амплитуда рабочих органов бетонолома.
При высокой частоте вибрации и амплитуде можно получить необратимые деформации нижележащих слоев основания и земляного полотна, что в дальнейшем может привести к колееобразованию и просадке асфальтобетонного покрытия. В то же время при низких значениях частоты и амплитуды недостаточно раздробленный цементобетон может вызвать появление большого объема отраженных трещин на асфальтобетонном покрытии.
Устройство трещинопрерывающей прослойки из стеклосетки было выполнено на участке автодороги М-1/Е30 (км 16 – км 17, на момент строительства автодорога Р-84 Тельмы –Козловичи). Это позволило повысить сопротивление верхних слоев дорожной конструкции отраженному трещинообразованию и снизить его на 20-25%.
Тонкослойные асфальтобетонные покрытия на магистральных автодорогах с использованием модифицированных вяжущих
На магистральной дороге М-1/Е30 (км 147 – км 163 московского направления и км 174,4 – км 203 брестского направления) была апробирована технология устройства тонкослойных асфальтобетонных покрытий с использованием модифицированных вяжущих.
Участок, построенный в 2007 г., находится в удовлетворительном состоянии, однако на покрытии проявилось большое количество отраженных трещин, около 70 трещин на 1 км дороги, что составляет около 50% от количества швов в цементобетонном покрытии. Анализ радиолокационных изображений, полученных на обследуемом участке, показал, что трещины, проявившиеся на поверхности, – отражение трещин в нижнем слое покрытия. Фрагмент радарограммы опытного участка приведен на рис. 5. Следует отметить, что трещины имеют максимальное раскрытие в холодное время года, в летний период мелкие трещины почти не просматриваются, их общее количество снижается.
Рис2- Радарограмма . Фрагмент радарограммы участка автодороги М1/Е30 (км 147 - 163)
Ремонт цементобетонного покрытия с устройством двойной поверхностной обработки на модифицированном битуме с повышенным расходом вяжущего
На участке автомобильной дороги М-10 (граница РФ – Гомель – Кобрин, км 245 – км 248, км 250 – км 252,5) был выполнен ремонт цементобетонного покрытия с устройством двойной поверхностной обработки на модифицированном битуме с повышенным расходом вяжущего. Кроме предполагаемой функции защиты цементобетонного покрытия и создания шероховатости, слой поверхностной обработки дополнительно обеспечил герметизацию швов (рис. 6). Преимущества двойной поверхностной обработки находят подтверждение в сравнении: на участке дороги км 245 - км 246, где после снятия двойной поверхностной обработки в 2008 г. был уложен слой асфальтобетонного покрытия, в котором уже в ноябре были скопированы швы цементобетонного покрытия, появились отраженные трещины (рис. 7).
Для дальнейшего применения уже сегодня можно рекомендовать:
- выполнение ремонта цементобетонных покрытий с устройством двойной поверхностной обработки на модифицированном битуме с повышенным расходом вяжущего;
- устройство тонкослойных асфальтобетонных покрытий на магистральных дорогах с использованием модифицированного вяжущего. Такие тонкослойные асфальтобетонные покрытия с успехом выполняют возложенную на них функцию защитного слоя, но при удовлетворительной работе покрытия на участке требует решения вопрос герметизации проявляющихся трещин.
Дальнейшего наблюдения и опытной проверки требуют:
• применение вибробетоноломов при ремонте цементобетонных покрытий;
• устройство трещинопрерывающей прослойки из стеклосетки - как один из способов предотвращения отраженных трещин в асфальтобетонном покрытии.
Мониторинг опытных участков позволил уже в первые годы эксплуатации оценить внедряемые технологии и материалы для ремонта и содержания дорог. Учитывая, что многие объекты были построены в 2006-2007 гг., следует продолжить наблюдения.
Источник, отдельное спасибо за статью
А.В. Климбасов,
начальник лаборатории республиканского дочернего унитарного предприятия «Белорусский дорожный научно-исследовательский институт «БелдорНИИ», г. Минск, Беларусь
Т.И. Музалева,
заместитель начальника лаборатории республиканского дочернего унитарного предприятия «Белорусский дорожный научно-исследовательский институт «БелдорНИИ», г. Минск, Беларусь
В статье приведены отдельные результаты мониторинга участков автомобильных дорог, на основании которого уже в первые годы эксплуатации можно оценить эффективность применения новых технологий и материалов.
|
