Применение геосеток из стекловолокна для повышения срока эксплуатации дорог с асфальтобетонным покрытием.

 

В дорогах с асфальтобетонным покрытием могут появляться трещины при возникновении вертикальных или горизонтальных деформаций, которые в целом очень пагубно влияют на срок эксплуатации дорожных конструкций.

 

Причинами этого являются:

Горизонтальные деформации, возникающие вследствие колебаний температуры в бетоне и в

стабилизированных основаниях, которые используются как несущие слои. При высоких темпе ратурах они растягиваются и сжимаются при охлаждении.

Вертикальные деформации различны вследствие неравномерной просадки в основании из бетона и в стабилизированном несущем слое (большей опасности подвержены стыки и места, похожие на стыки).

Горизонтальные деформации асфальтобетона из-за сильной транспортной нагрузки (например, постоянное торможение тяжёлых автобусов в местах остановок или из-за бокового распора в районах поворотов с маленьким радиусом).

Влияние трещин на срок эксплуатации.

 

Отрицательное влияние трещин в слое асфальтовой одежды состоит в том, что вода проникает в слой асфальтовой одежды, а при трещинах, идущих сквозь всю дорожную одежду, и в основание. Проникновение воды влечёт за собой появление следующих эффектов: Повышение содержания воды в неукреплённых слоях понижает несущую способность неукре плённого несущего слоя и строительного основания. Замерзая, вода в дорожной конструкции может привести как к отслаиванию асфальтобетонного покрытия и местному разрушению структуры асфальта в слоях покрытия, так и к пученьям в нижних слоях, вызванные морозом. Ущерб, причиняемый в результате этого, связан, как правило, с ремонтом слоя асфальтобетонной одежды, или даже с полным восстановлением дорожной конструкции. Кроме того, из-за проникновения кислорода сквозь трещины ускоряется процесс старения битума.

Целью применения усиления из геосеток является перераспределение горизонтальных напряжений в слое асфальтобетона и снижение активных напряжений благодаря поглощению напряжения стекловолокнистым материалом.

 

 

 

Благодаря функции перераспределения усилий сильно снижаются местные нагрузки в асфальтобетоне, он дольше остаётся работоспособным, что ведёт к уменьшению трещин. Тем самым заметно увеличивается срок эксплуатации всей дорожной одежды.

 

Функции усиления в асфальтобетоне.

 

1. В качестве сцепляющего материала, усиленного стекловолокном между слоем асфальтового покрытия и несущим слоем асфальта (рис 1).

 

Рисунок 1. Расположения усилений в конструкции дорожной одежды.

 

2. в качестве стекловолокнистой решётки или сцепляющего нетканого материала (из полиэфира), усиленного стекловолокном между несущим асфальтным слоем или соединительным слоем асфальта и имеющейся конструкцией (рис 1.). Усиление стекловолокном препятствует при такой вставке, прежде всего новообразованию трещин в несущем слое асфальта поверх имеющихся трещин в существующей конструкции, то есть, прежде всего, образование трещин на стыках бетонных плит, если старая бетонная дорога покрывается асфальтобетоном. (Рис.2)

 

Рисунок 2. Функция усиления дорожной одежды.

 

Образование трещин из-за колебаний температур в нижних слоях.

Вследствие колебаний температуры в дорожной конструкции под асфальтобетоном происходит изменение ширины трещины. Из-за этого в области трещины возникают растягивающие напряжения в асфальтобетоне. Чем больше эти напряжения, тем скорее увеличивается деформации асфальта и тем быстрее происходит образование трещин. Когда процесс образования трещин уже начался, образование разрыва движется снизу вверх и через относительно короткое время на поверхности асфальта появляется разрыв. Начиная с этого времени асфальтобетон, не является больше водонепроницаемым, и поверхностные воды могут проникать через трещину в нижние слои асфальтобетона и основание.

Благодаря усилению гесетками из стекловолокна происходит распределение или поглощение напряжений, (стягивающие напряжения поглощаются волокнами и снимают, нагрузку в новом асфальтобетоне в области трещины). Благодаря менее значительным местным напряжениям при растяжении в асфальтобетоне образование трещин по времени сильно замедляется. Работоспособность асфальта сохраняется дольше и увеличивается срок службы всего до рожного покрытия.

Образование трещин из-за колебаний температур на поверхности асфальта.

 

Напряжения в асфальтобетоне, возникшие вследствие теплового эффекта, а также напряжения от транспортной нагрузки приводят к тому, что асфальт достигает такой точки, когда он теряет свою прочность, то есть состояние битума, выходит за пределы своей возможной эластичности, и на поверхности асфальтобетона возникают трещины.

 

При наличии сцепляющего материала между слоем асфальтобетонного покрытия и несущим слоем в момент образования разрыва предотвращается проникновение трещины в нижние слои благодаря армированной битумной мембране (пропитанный битумом сцепляющий нетканый полимерный материал).

 

Тем самым гарантируется водонепроницаемость дорожной конструкции, и вода не может проникнуть в нижние слои, то есть дорожная конструкция под слоем асфальтобетона сохраняет свою работоспособность.

 

Почему усиления из стекловолокна, а не решётки из волокон полимера?

 

 

Рисунок 3. Армирующие эффекты стекловолокна и полиэстера

 

В многочисленных изданиях западноевропейских стран пропагандируется применение георешёток в асфальтобетоне, преимущественно из полимера. Применение проходит,

с успехом. Всё же обнаружилось, что особенно в регионах с суровыми климатическими условиями и очень высокими колебаниями температур (Канада, Аляска, Швеция и т.д.) стекловолокно зарекомендовало себя намного лучше, чем полимерные материалы. Весьма положительный результат применения усилений из стекловолокна достигается, наряду с меньшими материальными затратами, благодаря следующим факторам:  стекловолокна при контакте с горячим битумом и асфальтобетоном не теряют своей прочности;  при контакте с горячим битумом и асфальтом стекловолокна не вступают в химические реакции;  стекловолокно, в отличие от материалов из полимеров, имея низкое удлинение при разрыве - 3 % и ползучесть 0 %. обладает высокой сопротивляемостью при образовании трещин (при удлинении от 0,5 % в асфальтобетоне начинается образование трещин); (рис.3)

 

стекловолокно оказывает хорошее сопротивление динамическим нагрузкам транспорта;

при регенерации асфальтобетонного покрытия со стекловолокнистым усилением может быть легко снят верхний слой путём фрезеровки (сетка не наматывается на фрезу, в отличие от полимерных материалов), а снятый асфальтобетон, может быть снова использован.

В целом обнаружилось, что стекловолокно, как материал, применяемый при укладке асфальтобетона, в сравнении с материалами из полимера не обнаруживает каких-либо недостатков относительно своей работы в отличие от решёток из полимера.

 

Укладка стекловолокнистых усилений в асфальтобетоне

 

Укладочные работы производят в следующем порядке:

Подготовка дорожного полотна, куда будет устанавливаться усиление из стекловолокна, то

есть очистка поверхности от пыли, грязи и растений и заполнение трещин и стыков шириной > 4 мм. При дорожных неровностях (напр. старых раздробленных остатках бетона) следует уложить выравнивающий слой асфальтобетона.

Распыление битумной эмульсии или горячего битума в зависимости от необходимости и от вида эмульсии максимум, но не больше 2 кг / кв.м (при большой площади нанесение битумной эмульсии или горячего битума следует проводить обязательно с помощью машин).

Укладка композитного материала, усиленного стекловолокном или геосетки из стекловолокна (при большой площади укладка должна проходить с помощью укладочных машин).  Укладка тонким слоем щебеня (в одну щебёнку на ширину розлива битума) или тонкий слой асфальтобетона для защиты геосетки от гусениц асфальтоукладчика и колёс транспорта, подвозящего а/б смесь.

Непосредственная укладка следующим асфальтового покрытия.

Если предусмотрено, укладка следующих слоев асфальта, завершение работы над устройством дорог.  Работы следует проводить в присутствии специалиста, который имеет опыт укладки геосетки. Следует обращать внимание на то, чтобы работы проводились в сухую погоду и, чтобы в уложенные слои не проникала влага.

Вывод

В заключении можно сделать следующие выводы:

С применением в слоях дорожных одежд геосеток из стекловолокна можно значительно уве личить срок их эксплуатации. Это в целом означает длительную работоспособность дорог.

Усиления из стекловолокна, из-за своих хороших технических данных при их применении в слоях асфальтобетона в условиях сурового климата обнаруживают лучшие результаты, чем решётки из полимера.

Армирование сеткой асфальтобетонного покрытия позволяет:

Снизить толщину слоя асфальтобетонного покрытия до 20%;

Предотвратить распространение отраженных трещин из старого покрытия в новый слой асфальтобетона;

Предотвратить возникновение колейности и выбоености дорожного полотна;

Увеличить допустимую несущую нагрузку дорожных одежд;

Увеличить межремонтные сроки и срок службы дороги в 2-3 раза;

В настоящее время решение Российской проблемы низкого качества дорожного покрытия в условиях жесткого финансирования дорожностроительных организаций, заставляет задуматься о продвижении идеи армирования асфальтобетонного покрытия стекловолокнистыми сетками. По своим эксплуатационным характеристикам дорожные сетки ОАО могут значительно повысить транспортно- эксплуатационные показатели покрытий, увеличить межремонтные сроки, а в целом, высвободить материальные средства на другие виды работ и объекты.

 

Применение современных технологий при ремонтах асфальтобетонных покрытий позволяет отодвинуть сроки дорогостоящей реконструкции, получить экономию за счет снижения затрат на последующее содержание.

 

Армирование асфальтобетонных покрытий позволяет увеличить срок их службы в 2-3 раза. В многочисленных изданиях западноевропейских стран пропагандируется применение различных решеток в асфальтобетоне, преимущественно из полимера. Опыт применения в регионах с суровыми климатическими условиями и очень высокими колебаниями температур (Канада, Аляска, Швеция и т.д.) показал, что стекловолокно зарекомендовало себя намного лучше, чем полимерные материалы. Практика показала, что стекловолокно, при армировании асфальтобетона, не обнаруживает недостатков, характерных для решеток из полимеров.  Лабораторные испытания вырубок из покрытия показали увеличение прочности на растяжение при изгибе армированных образцов в 2 раза, по сравнению с неармированными.  Армирование снизило объемы ямочных ремонтов, увеличило межремонтные сроки в 2-3 раза, позволило уменьшить затраты на содержание автомобильных дорог на 25-38%.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое реконструкция автомобильной дороги?

2. Какие существуют методы оценки состояния дорог?

3. Какие элементы земляного полотна могут перестраиваться при реконструкции автомобильных дорог III категории?

4. Классификация способов реконструкции дорожных одежд в зависимости от типа покрытия, категории дороги, местных условий?

5. Какие варианты технологии регенерации покрытий и дорожных одежд Вы знаете?

6. Какова сущность новых методов оценки эффективности технологических решений и оптимизации составов отрядов машин?

Вопросы

1. Методы оценки состояния дорог. Сравнение технических параметров и характеристик. Транспортно-эксплуатационные показатели ТЭС. Сравнение потребительских свойств. Комбинированные методы оценки ТЭС и ее показатели.

2. Классификация способов реконструкции дорожных одежд в зависимости от типа покрытия, категории дороги, местных условий. Технико-экономическое обоснование выбора вариантов реконструкции из 5-ти существующих. Формулы перспективной интенсивности движения к концу срока службы.

3. Варианты технологии регенерации покрытий и дорожных одежд. Методы горячей и холодной регенерации, а также комбинированные методы. Технологический процесс метода термосмешения и его операции (6 этапов).

4. Какова сущность новых методов оценки эффективности. Учет реальных экономических явлений (инфляция, изменение нормы прибыли, степень риска…). Новая методика оценки эффективности инвестиций по новым критериям (ИДД, ИД, ВНД, ОВЗ, Т_вр.ок.).

5. Дефекты дорог. Методы обследования и устранения дефектов. Применение новых материалов при устранении дефектов.

6. Принципы назначения работ по реконструкции автомобильных дорог. Диагностика автодорог и дорожных сооружения в условиях их работы. Оценка транспортно-эксплуатационного состояния. Частичная и полная реконструкция.

7. Реконструкция автомобильных дорог и ее разновидности. Отличие работ по капитальному ремонту и перестройки дороги. Задачи реконструкции.

8. Оценка состояния дороги и назначение мероприятий по реконструкции дороги. Диагностическое обследование эксплуатируемой дороги. Суть обследования. Виды дефектов дороги. Дефектная ведомость. Методы оценки состояния дороги. Мероприятия по реконструкции.

9. Земляные работы при реконструкции дорог. Состав подготовительных работ. Геодезическая разбивная основа. Мероприятия по организации движения автомобилей при реконструкции. Безопасность движения. Схема объезда участка реконструкции дороги.

10. Подготовительные работы к земляным работам при реконструкции. Последовательность выполнения подготовительных работ. Дополнительные мероприятия. Детализация геодезической разбивочной основы. Условия безопасности.

11. Способы уширения насыпей и выемок. Одностороннее и двухстороннее уширение и их достоинства и недостатки. Последовательность работ.

12. Исправление продольного профиля. Величина уширения на уровне отметки бровки земляного полотна существующей дороги и по подошве насыпи.

Выбор порядка и технологии производства работ.

13. Перестройка пучинистых участков при реконструкции дорог. Возникновение пучин на дорогах. Устранение возможности образования пучин. Мероприятия по устранению причин пучинообразования. Последовательность работ.

14. Перестройка и удлинение водопропускных труб. Полная перестройка или удлинение без перестройки существующей части трубы. Подготовка к перестройке. Последовательность выполнения работ при перестройке и удлинению труб.

15. Совершенствование покрытий дорожных одежд. Физический и моральный износ дороги. Несоответствие между требованиями к дороге и ее фактическим состоянием. Новые материалы и технологии в конструкции дорожных одежд.

16. Морозоустойчивые дорожные одежды. Их конструкции. Виды утеплителей для дорожных одежд. Смысл использования утеплителей.

17. Особенности реконструкции дорог в городских условиях. Меры безопасности, знаки. Новые технологии при реконструкции дорог в городских условиях.

18. Технология реконструкции автодорог:

а) при полной разборке дороги;

б) при разрушении слоев из монолитных материалов и использовании их в верхнем слое основания

19. Искусственные сооружения на дорогах и особенности их реконструкции. Основные операции при полной перестройке трубы. Гидроизоляция трубы.

20. Организация работ при реконструкции дорог. Способы реконструкции дорожной одежды, её ямочный ремонт. Горячая, холодная или комбинированная регенерация асфальтобетонного покрытия с последующем укладкой слоя усиления.

21. Геосинтетические материалы на службе повышения качества дорожных покрытий. Показатели качества покрытий. Разновидности геосинтетических материалов и их применение.

22. Уширение дорожной одежды и укрепление обочин. Мероприятия по устранению дефектов, возникающих при одностороннем и двухстороннем уширении дорожной одежды.

23. Способы разборки слоев дорожных одежд и повторного использования их материалов. Технология полной разборки слоев. Частичная разборка верхнего слоя. Машины, применяемые при этом.

24. Способы регенерации дорожных одежд и покрытий. Методы регенерации: холодной, горячей и холодно-горячей. Технологический процесс методы термосмешения.

25. Укрепление обочин при одностороннем и двухстороннем укреплении дорожных одежд.

26. Особенности реконструкции дорожных одежд с цементно-бетонными покрытиями. 3 способа усиления. Определение требуемой толщины усиления. Конструкция стыкового усиления соединения нового дорожного покрытия с существующим. Принципиальные схемы дорожных одежд с непрерывно армируемыми покрытиями. Конструкции продольных швов.

27. Перестройка дорожных одежд переходного типа. 2 основных вида перестройки таких покрытий. Технологические операции при реконструкции.

28. Обоснование выбора технологии и средств механизации реконструкции дорог. Оценка эффективности технологии и средств механизации. Комплексный критерий экономической эффективности. Учет реальных экономических явлений с корректировкой разновременных затрат. «Дисконтируемая» уценка (ДУ).

29. Оценка эффективности технологии и средств механизации и реконструкции дорог. Удельные приведенные затраты. Чистый дисконтируемый доход. Индекс доходности.

30. Оптимизация технологии и состава отрядов машин и оборудования. Задачи связанные с организацией и технологией производства работ при реконструкции. Рациональный вариант размещения баз. Оптимальный состав отряда машин.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Васильев А.П., Сиденко В.М. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения. - М.: Транспорт, 1990. - 304 с.

2. Временные технические указания по проектированию и строительству непрерывно армированных цементобетонных дорожных покрытий и оснований в г. Москве: ВСН 4-75 / Главмосинжстрой. - М., 1974.

3. ГОСТ 23457-86. Технические средства организации движения. Правила применения. - М.: Госстандарт, 1987. - 65 с.

4. Дорожные одежды с использованием шлаков / Под ред. проф. А.Я. Тулаева. - М.: Транспорт, 1986. - 221 с.

5. Залуга В.П. Обустройство рабочих мест при строительстве и ремонте автомобильных дорог: Учебное пособие / МАДИ. - М., 1992. - 64 с.

6. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. ВСН 46-83. - М.: Транспорт, 1985. - 157 с.

7. Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. СН 509-78. - М.: Стройиздат, 1979. Ч. 1. - 280 с. Ч. 2 - 175 с.

8. Инструкция по устройству дорожных одежд с использованием регенерированного старого асфальта. ВСН 43-78. - М.: Главмосинжстрой.

9. Карпов В.А. Методы оценки инвестиционных проектов. - Уфа, 1995.

10. Классификация дорожных работ. Утверждена ФДД в 1994. - 10 с.

11. Коганзон М.С., Яковлев Ю.М. Оценка и обеспечение прочности дорожных одежд нежесткого типа / МАДИ. - М., 1990. - 53 с.

12. Коганзон М.С., Яковлев Ю.М. Развитие методов расчета дорожных одежд нежесткого типа. В кн.: 70 лет отраслевой дорожной науке. Сборник научных трудов. - М.: «КРУК», 1996. - С. 27 - 34.

13. Коганзон М.С., Яковлев Ю.М. Методические указания к курсовому проекту по строительству дорожных одежд автомобильных дорог. / МАДИ (ТУ), 1995 г. - 50 с.

14. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. - М.: Информэлектро, 1994. - 78 с.

15. Методические рекомендации по проектированию и устройству теплоизолирующих слоев на пучиноопасных участках автомобильных дорог. - М.: СоюздорНИИ, 1977.

16. Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог. ВСН 6-90. - М.: Минавтодор РСФСР, 1990. - 168 с.

17. Перевозников Б.Ф. Опыт проектирования, строительства и реконструкции МКАД. - М.: Инфоравтодор, 1997. - 44 с.

18. Реконструкция автомобильных дорог / В.Ф. Бабков, В.М. Могилевич, В.К. Некрасов и др.; Под ред. В.Ф. Бабкова. - М.: Транспорт, 1978. - 264 с.

19. Рекомендации по совершенствованию методов борьбы с пучинами при ремонте автомобильных дорог (для опытного применения). Росавтодор. - М.: НПО «РосдорНИИ», 1991.

20. Руководство по оценке эффективности инвестиционных проектов, Unido, 1996 г.

21. Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1982. - 160 с.

22. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 56 с.

23. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 112 с.

24. Содержание и ремонт гравийных дорог. - Хельсинки, 1995.

25. Суханов С.В. Организация и технология строительства водопропускных труб: Методические указания / МАДИ. - М., 1990. - 37 с.

26. Технология и организация строительства автомобильных дорог: Учебник для вузов / Под ред. Н.В. Горелышева. - М.: Транспорт, 1992. - 551 с.

27. Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог. ВСН 24-88. - М.: Транспорт, 1989. - 198 с.

28 ТУ 35-1669-88. Вяжущие полимерно-битумные на основе ДСТ и полимерасфальтобетон: Утв. Минтрансстроем СССР. - М., 1988.

29. Тулаев А.Я. Конструкции и расчет дренажных устройств. - М.: Транспорт, 1980. - 192 с.

30. Указания по производству земляных работ в дорожном строительстве и при устройстве подземных инженерных сетей. ВСН 54-80. - М.: Главмосинжстрой, 1981.

31. Указания по строительству, ремонту и содержанию гравийных покрытий. ВСН 7-89. - М.: Транспорт, 1990.

32. Указания по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд. ВСН 52-89. - М.: Минавтодор РСФСР, 1989. - 76 с.

33. Цезар Кейрос. Технико-экономические проблемы ремонта и содержания автомобильных дорог / МАДИ (ТУ). - М., 1995. - 57 с.

34. World Bank. Road Detrioration in Developing Countries: Causes and Remedies. Washington, D.C., 1988.

35. А.П. Васильев, ЮМ Яковлев, М.С. Коганзон, и др. Реконструкция автомобильных дорог. Технология и организация работ: Учебное пособие /МАДИ (ТУ). - М.; 1998.

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 1 1. Принципы назначения работ по реконструкции автомобильных дорог. 2 1.1. Реконструкция автомобильных дорог и ее разновидности. 2 1.2. Оценка состояния дороги и назначение мероприятий по реконструкции дорог. 4 2. Земляные работы при реконструкции дорог. 7 2.1 подготовительные работы.. 7 2.2. Способы уширения насыпей и выемок. 9 2.3. Исправление продольного профиля. 16 2.4. Перестройка пучинистых участков. 20 2.5. Перестройка и удлинение водопропускных труб. 25 3. Реконструкция дорожных одежд. 29 3.1. Способы реконструкции дорожных одежд. 29 3.2. Способы разборки слоев дорожных одежд и повторного использования их материалов. 33 3.3. Способы регенерации дорожных одежд и покрытий. 35 3.4. Уширение дорожной одежды и укрепление обочин. 42 3.5. Особенности реконструкции дорожных одежд с цементобетонными покрытиями. 48 3.6. Перестройка дорожных одежд переходного типа. 53 4. Обоснование выбора технологии и средств механизации реконструкции дорог. 59 4.1. Оценка эффективности технологии и средств механизации. 59 4.2. Оптимизация технологии и состава отрядов машин и оборудования. 62 5. Применение геосинтетических материалов   6. Литература. 64   7. ПРЕЗЕНТАЦИИ