Защитные слои можно рассматривать одновременно и как слои износа в этом случае их толщину рассчитывают на срок службы покрытия. Такие слои, имеющие назначение защитных и слоев износа, строят на всех покрытиях облегченного типа. Эти покрытия (см. гл.3) строят преимущественно из щебеночных и гравийных материалов, которые после укладки и уплотнения имеют еще остаточную пористость около 20…25%.

В зимний период замерзание воды в пустотах покрытия и в порах минерального материала вызывает их преждевременное разрушение. Поэтому после окончания работ по строительству покрытия немедленно укладывают защитный слой. Этот слой как защитный и как слой износа, определяющий срок службы покрытия до его возобновления, имеет достаточную толщину на износ, водонепроницаемость и шероховатость.

На покрытиях переходного типа щебеночных, гравийных и особенно цементогрунтовых, не обладающих износоустойчивостью, укладывают защитные слои и слои износа с применением органических вяжущих материалов. Такие слои можно считать самостоятельными тонкослойными покрытиями, так как они будут обладать повышенными технико-эксплуатационными показателями, по сравнению с тем покрытием, на которое он уложен.

Слои защитные и слои износа объединяют общие для них способы производства работ: поверхностная обработка способом поливок, укладка слоя готовой смеси, втапливание щебня.

4.1.Устройство поверхностной обработки способом поливок

Поверхностная обработка может быть одиночной или двойной. Общая толщина конструктивных слоев поверхностной обработки составляет от 1,0 до 4,0 см.

Назначение поверхностной обработки на покрытиях переходного типа:

улучшает санитарно-гигиенические условия;

усиливает конструкцию дорожной одежды.

На облегченных покрытиях:

усиливает конструкцию дорожной одежды;

повышает технико-эксплуатационные качества;

делает покрытие более водонепроницаемым.

На капитальных покрытиях:

повышает шероховатость;

предохраняет покрытие от износа;

создает водонепроницаемый слой.

Поверхностную обработку устраивают из самых прочных, износостойких, слабо шлифующихся, водо- и морозостойких материалов. Требования к щебню для поверхностных обработок (табл.4.1).

Таблица 4.1

Требования к щебню для поверхностных обработок

Таблица 4.2

Вяжущие материалы для поверхностных обработок и пропиток

Таблица 4.3

Расход материалов для поверхностных обработок

Примечания. 1. Нормы расхода приведены для нефтяных битумов. При применении битумных эмульсий расход в пересчете на битум уменьшается на 30…35%, при использовании для обработок черного щебня, что всегда предпочтительнее, расход битума уменьшается на 30…40%, для получения большей шероховатости при интенсивном движении расход битума уменьшают на 40…50% против норм, приведенных в таблице.

При устройстве поверхностных обработок тщательно очищают обрабатываемую поверхность механическими щетками, выполняют ямочный ремонт и подгрунтовку поверхности. Перечень операций при устройстве поверхностной обработки приведен в табл.4.4.

Поверхностная обработка - это способ создания шероховатой поверхности покрытия и устройства слоев износа и защитных слоев путем розлива на основание тонкого слоя органического вяжущего, распределения высокосортного щебня и его уплотнения (рис. 3). Во многих странах поверхностную обработку называют Chip Seals — щебеночные защитные (изолирующие) слои.

Рис. 3. Основные технологические операции по устройству поверхностной обработки:

1 — подготовительные работы; 2 — розлив битума; 3 — распределение щебня; 4 — уплотнение щебня; 5 — сметание лишних щебенок

Перед устройством поверхностной обработки дорожное покрытие предварительно должно быть подготовлено. В состав подготовительных работ при устройстве поверхностной обработки на новом покрытии входит:

очистка покрытия от пыли и грязи;

установка знаков для организации движения, ограждение места производства работ.

В случаях, когда покрытие не удается полностью очистить от пыли и грязи, оставшейся в мелких трещинках и впадинах, его рекомендуется подгрунтовать путем розлива жидкого битума по норме 0,3-0,5 л/м 2 или битумной эмульсии с расходом 0,5-0,8 л/м 2 .

В состав основных работ входит розлив битума, распределение и уплотнение щебня. После этого производится сметание отдельных не укрепившихся щебенок и открывается движение транспорта. Процесс окончательного формирования поверхностной обработки продолжается около 10 дней, в течение которых скорость движения автомобилей ограничивается и производится ежедневное сметание не укрепившихся щебенок.

Назначениеи виды поверхностных обработок. Поверхностная обработка выполняет следующие функции:

восстанавливает и повышает сцепные качества дорожного покрытия;

формирует слой износа и защитный слой от проникания воды в дорожную одежду;

останавливает разрушение и продлевает срок службы старых покрытий, на которых появились признаки износа в виде трещин, шелушения, выкрашивания и другие;

при устройстве на щебеночных и гравийных покрытиях обеспечивает обеспыливание и значительно более комфортные условия движения автомобилей.

Различают несколько видов поверхностной обработки, которые применяют в различных условиях:

одиночная или простая обработка с однократным розливом вяжущего и распределением щебня. Применяется для создания слоя износа и шероховатого слоя на покрытиях с достаточной прочностью и невысокой интенсивностью движения. Толщина слоя составляет 1,5-2,5 см;

одиночная или простая обработкас двойным распределением щебня. На слой разлитого вяжущего сначала распределяют более крупную фракцию щебня (например, 8/11 или 15-20 мм), прикатывают катком, а затем распределяют более мелкую фракцию щебня (например, 2/5 или 5-10 мм) и уплотняют. Применяется на дорогах с высокой скоростью движения автомобилей. Толщина слоя может составлять 3-4 см;

простая обработка типа сэндвич. На поверхность покрытия распределяют крупную фракцию щебня, затем разливают вяжущее, распределяют мелкую фракцию щебня и уплотняют. Применяется при неоднородном по ровности основании для выравнивания и некоторого усиления;

двойная поверхностная обработка или поверхностная обработка типа двойной «сэндвич». На первый слой разлитого вяжущего распределяют крупную фракцию щебня и уплотняют. Затем разливают второй слой вяжущего, распределяют более мелкую фракцию щебня и окончательно уплотняют. Толщина слоя составляет 3-4 см. Применяется на покрытиях с недостаточной прочностью, при наличии сетки трещин, ямочности, колей, при высокой интенсивности движения, то есть в тех случаях, когда необходимо не только создать шероховатый слой износа и защитный слой, но и улучшить ровность, несколько повысить прочность и сдвигоустойчивость. Применяется также на цементобетонных покрытиях;

двойная поверхностная обработкас прослойкой из щебня. На очищенное и выровненное гравийное или щебеночное покрытие рассыпают прослойку из щебня крупной фракции и уплотняют. Затем разливают первый слой вяжущего, распределяют более мелкую фракцию щебня и уплотняют. После этого разливают второй слой вяжущего, распределяют щебень мелкой фракции и окончательно уплотняют. Толщина слоя может достигать 5 см. Применяется на «белых» гравийно-щебеночных покрытиях для перевода их в «черное» шоссе.

Требования к каменным материалам для поверхностной обработки. Для поверхностной обработки применяют щебень из высокопрочных изверженных или метаморфических горных пород с прочностью более 100-120 МПа и износом при истирании в барабане Деваля не более 35 %.

Для дорог с малой интенсивностью движения допускается применять щебень из осадочных пород (известняк) прочностью не менее 80 МПа с истиранием не более 40 %. Щебень должен быть мытым: чистым и без пыли. Доля зерен мельче 0,63 мм не должна превышать 0,5 %. Зерна щебня должны быть одномерными узких фракций кубовидной формы.

В целях экономии дорогостоящего высокопрочного щебня на дорогах со средней интенсивностью движения можно устраивать поверхностную обработку из смеси разнопрочных каменных материалов, в которой 50 % и более составляет щебень прочностью 100 МПа и выше и до 50 % щебень прочностью 60-80 МПа. Опыт показывает, что в процессе эксплуатации более слабые щебенки истираются быстрее и уменьшаются по высоте, а более прочные щебенки выступают из покрытия и обеспечивают хорошие сцепные свойства мокрого покрытия.

По европейским стандартам применяют размер фракций щебня, мм — 2/5; 5/8; 8/11; 11/16 . В России допускается более широкий диапазон размера фракций, мм — 5-10; 10-15; 15-20 и 20-25 . Однако в последние годы наметилась тенденция к переходу на более мелкие размеры и более узкие фракции щебня, близкие к европейским стандартам.

Требования к однородности материала по предельным размерам основаны на опыте срока службы поверхностной обработки. Необходимо, чтобы все щебенки прочно прилипли гранями к разлитому вяжущему. При однородном щебне, рассыпаемом в один слой (рис. 4, а), этого можно достигнуть. В разнородном материале всегда найдутся мелкие зерна, которые будут лежать сверху и не получат должного сцепления с битумом (рис. 4, б). Под воздействием касательных усилий колес автомобилей эти щебенки вырываются и вылетают в стороны, покрытие получается неровным и необходимы дополнительные, проводимые часто вручную работы по заметанию щебенок с обочины на покрытие.

Рис. 4. Поверхностная обработка: 1 — вяжущее; 2 — щебень, не удерживаемый вяжущим; 3 — щебень, удерживаемый вяжущим

Вылетающие из-под колес щебенки опасны, травмируют проезжающих и пешеходов, разбивают стекла автомобилей.

Выбор размера фракций зависит от многих факторов, в том числе от того, какие транспортно-эксплуатационные характеристики покрытия необходимо получить, при какой интенсивности, в каком составе движения работает покрытие и в каких климатических условиях, а также от состояния старого покрытия и его твердости. Так, для получения водонепроницаемого защитного слоя небольшой толщины на местных проездах и площадях в населенных пунктах применяют щебень фракций 2/5, который создает мелкую шероховатость типа наждачной бумаги. Фракции 5/8 обеспечивают хорошую шероховатость на прочных и ровных покрытиях при минимальном уровне звуковой эмиссии. Более глубокую шероховатость, больший износ шин и уровень звуковой эмиссии создает поверхностная обработка из щебня фракций 8/11 и 11/16, однако она более долговечна при интенсивном движении и более эффективна на мягких покрытиях. На очень мягких покрытиях в районах с жарким климатом в России применяют щебень фракций 15-20 и даже 20-25 мм.

Для определения жесткости или твердости старого покрытия применяют твердомеры. Чтобы привести результаты измерений, выполненных при разной температуре, к сопоставимому виду, их приводят к расчетной температуре (рис. 5).

Для устройства поверхностной обработки применяют щебень, предварительно обработанный небольшим количеством органического вяжущего или чистый щебень. Для обработки щебень разогревают до температуры 170-180°С, загружают в мешалку, куда впрыскивают горячий битум в количестве 1-1,5 % от массы щебня и перемешивают. Получают так называемый черный щебень. Такая обработка часто используется при устройстве шероховатых слоев на дорогах в северных районах.

Считается, что в обработанном щебне битум проникает в микропоры и закрывает их для проникания воды, вследствие чего повышается водостойкость и морозоустойчивость щебня, который применяют на дорогах с высокой интенсивностью движения и в районах с холодным влажным климатом. Необработанный щебень применяют на дорогах с интенсивностью движения до 1000 авт./сут, а также для второй россыпи при устройстве поверхностной обработки с двухкратным распределением щебня.

Рис. 5. Оценка твердости покрытия:

Зоны жесткости: 1 — очень мягкое; 2 — мягкое; 3 — нормальное; 4 — твердое; 5 — очень твердое.

Однако можно предположить, что наличие пленки битума в порах обработанного щебня может препятствовать прониканию в них битумной эмульсии или битума, разлитого на покрытии и, наоборот, битумная эмульсия хорошо взаимодействует со свежей чистой поверхностью щебенок, глубоко проникает в микропоры и тем самым обеспечивает более прочные связи минеральных материалов. Поэтому необработанный щебень находит все большее применение для поверхностной обработки.

Требования к вяжущим для поверхностной обработки. В качестве вяжущих для устройства поверхностных обработок применяют в основном битумные эмульсии и, в меньших объемах, битум. В России чаще применяют вязкие битумы БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, МГ 130/200, МГ 70/130.

Благодаря водному характеру битумной эмульсии она обладает высокой смачивающей способностью поверхности щебня. При распаде эмульсии происходит адгезия (сцепление) битума с каменным материалом и одновременным вытеснением воды с поверхности каменного материала.

Обычно применяют катионные битумные эмульсии, в которых капельки битума имеют положительный электрический заряд, а поверхность каменного материала получает отрицательный заряд. Происходит обмен зарядами, что означает начало распада битумной эмульсии, после чего битум входит в жесткое сцепление с поверхностью щебня.

В современной технологии применяют высококонцентрированные битумные эмульсии типа ЭБК-2, в которых содержание битума составляет 65-70 %. Поскольку такие эмульсии имеют сравнительно высокую вязкость, их перед применением подогревают до 50-70°С для удобства обработки.

Для улучшения реологических и других физических свойств битумных эмульсий в настоящее время широко применяют добавки полимеров.

Битумные эмульсии, модифицированные полимерами, должны иметь температуру удара в тепле минимум 60-65°С и температуру удара в холоде минимум минус 5°С. Кроме эмульсий для поверхностной обработки часто применяют модифицированный полимерами горячий битум (табл. 20.2). В России это битум вязкий БНД 130/200 и БНД 90/130.

При использовании в качестве вяжущего битумной эмульсии расход эмульсии и щебня должен соответствовать нормам, приведенным в табл. 20.3.

Во Франции норма расхода битума для поверхностной обработки на старых покрытиях принята равной 10 % от расхода щебня, из них 8 % идет на обеспечение связи щебенок между собой и с основанием и 2 % на герметизацию мелких трещин в старом покрытии (табл. 20.4).

Принципиальный подход к назначению нормы расхода щебня состоит в том, чтобы его было достаточно для создания плотного каменного скелета, а количество вяжущего назначается из условия, что вяжущее должно обеспечить обволакивание всех щебенок на высоту 2/3 от размера щебенок и герметизацию старого покрытия .

Организация работ по устройству поверхностной обработки. Поверхностную обработку устраивают обычно летом в сухую погоду при температуре воздуха не ниже 15°С. Допускается выполнять работы при температуре воздуха 5°С весной и 10°С осенью.

При использовании в качестве вяжущего битумной эмульсии поверхностную обработку можно устраивать на влажном покрытии и при небольшом дожде.

При использовании в качестве вяжущего горячего вязкого битума все работы должны быть выполнены за время, пока температура битума не опустилась ниже допустимой по загустеванию битума. При розливе битума температура должна поддерживаться:

для вязких битумов марок БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90 и БН 90/130 в пределах 150-160°С;

для марок БНД 130/200 и БН 130/200 в пределах 100-130°С;

для полимербитумных вяжущих в пределах 140-160°С;

для дегтеполимерного вяжущего в пределах 100-110°С.

Таблица 2

Нормы розлива вяжущих и распределения щебня при устройстве поверхностных обработок

Примечание. При применении необработанного щебня нормы розлива битума повышают на 20 %. Фракцию щебня для одиночной поверхностной обработки выбирают по расчету и в зависимости от твердости покрытия

Таблица 20.3

Таблица 20.4

Температуру и концентрацию эмульсии устанавливают в зависимости от погодных условий следующим образом:

при температуре воздуха ниже +20°С эмульсия должна иметь температуру от 40 до 50°С (при концентрации битума в эмульсии 55-60 %). Подогрев эмульсии до такой температуры осуществляется непосредственно автогудронатором;

при температуре воздуха выше +20°С эмульсия (при концентрации битума в эмульсии 50 %) может иметь такую же температуру, но не менее.

Для прочного сцепления битумной эмульсии с обрабатываемым покрытием необходимо обеспечить его чистоту. Очистку покрытия выполняют непосредственно перед началом поверхностной обработки. При сухой жаркой погоде покрытие увлажняют (0,5 л/м 2) непосредственно перед основным розливом эмульсии. Температура и концентрация эмульсии устанавливаются в зависимости от погодных условий: при температуре воздуха ниже 20°С применяют эмульсию с концентрацией битума 55-60 % и температурой 40-50°С; при температуре воздуха выше 20°С подогревать эмульсию не надо и концентрацию битума можно уменьшить до 50 %. Вязкость эмульсии должна быть в пределах 15-30 с.

Распределение эмульсии и щебня может производиться раздельно и синхронно. При раздельном распределении первоначально эмульсию разливают в количестве 30 % нормы и рассыпают 70 % нормы щебня. Сразу после этого разливают остальное количество эмульсии (70 %) и распределяют оставшийся щебень. Щебнераспределитель должен двигаться как можно ближе к автогудронатору и рассыпать щебень перед собой. Уплотнение (самоходные катки на пневмоходу или с обрезиненными вальцами совершают 4-5 проходов со скоростью до 5 км/ч) начинается с момента начала распада эмульсии и заканчивается в момент его окончания. При синхронном распределении эмульсия и щебень попадают на покрытие с интервалом времени не более 1 с. При таких условиях эмульсия успевает до начала распада заполнить поры покрытия и щебня и тем самым создать благоприятные условия для последующего уплотнения поверхностной обработки.

Основной розлив вяжущего производят, как правило, по одной половине проезжей части или на ширину одной полосы движения в один прием без пропусков и разрывов. Если можно организовать движение транспортного потока по объезду, розлив вяжущего и распределение щебня целесообразно выполнять на всю ширину проезжей части одновременно или с небольшим уступом. Это позволит избежать образования продольных шов в поверхностной обработке.

При определении длины сменной захватки и подборе состава машин необходимо исходить из того, что все работы по распределению битумной эмульсии и щебня и по уплотнению должны быть закончены за время распада эмульсии, который легко определить визуально по внешнему виду, когда коричневый цвет эмульсии сменится темным.

Распределение щебня необходимо выполнять как можно быстрее после розлива вяжущего. Поэтому щебнераспределитель должен идти сразу за гудронатором. Распределители щебня бывают самоходными или навесными на автомобилях-самосвалах. В любом случае распределитель щебня работает по схеме «от себя», то есть так, чтобы его колеса двигались по уже распределенному щебню, а не по слою вяжущего. Для этого автомобиль с навесным распределителем движется задним ходом.

Общий состав основного звена машин для поверхностной обработки состоит из машины для очистки покрытия от пыли и грязи, автогудронатора, распределителя щебня (одного или двух), звена катков и машины для подметания лишнего щебня. Уплотнение начинают сразу после распределения щебня сначала средним катком за два-три прохода по одному месту со скоростью 10-15 км/ч, а затем тяжелым катком не менее чем по два-три прохода по одному месту. Лучшие результаты получают, когда для уплотнения применяют самоходные катки на пневматических шинах.

В процессе уплотнения необходимо учитывать особенности устройства различных видов поверхностных обработок. Простые поверхностные обработки с двойным распределением щебня уплотняют только после второго распределения щебня. Оба слоя должны очень быстро укладываться друг за другом, а последующее уплотнение производиться очень интенсивно пятью проходами катка по одному следу. При поверхностных обработках типа сэндвич первый слой щебня также не уплотняется и уплотнение начинается после распределения второго (верхнего) слоя щебня. При двойных обработках уплотнение начинается после первого распределения щебня. Затем немедленно укладывается и уплотняется второй слой.

Уход за поверхностной обработкой. После уплотнения катками и завершения распада эмульсии открывают движение по поверхностной обработке. В течение первого периода, который составляет 3-10 дней, необходимо обеспечить движение автомобилей со скоростью не более 40 км/час, чтобы лишний щебень не вылетал из-под колес и не мог разбить стекла автомобиля. Лишний щебень в первые дни регулярно убирают сметающими или всасывающими машинами. В течение нескольких дней битум под действием тепла и движущегося транспорта поднимется и покроет все щебенки тонким слоем, придав поверхности однородный цвет.

Поверхностная обработка с синхронным распределением вяжущего и щебня. Качество поверхностной обработки во многом зависит от надежности работы системы «вяжущее-щебень» и «щебень-вяжущее-основание».

Опыт эксплуатации поверхностных обработок показал, что наиболее эффективно это взаимодействие, когда вяжущее заполняет зону контакта между смежными щебенками на высоту h , которая должна быть равна 2/3 высоты щебенки, то есть

h = 2/3 D , где

h - высота слоя вяжущего в зоне контакта смежных щебенок, мм;

D - размер щебенки по высоте, мм.

Установлено, что до 80 % дефектов поверхностной обработки составляют отделения и выкрашивания щебенок вследствие недостаточной связи в зоне их контакта.

Надежное сопряжение щебенок друг с другом происходит за счет выдавливания вяжущего в зазоры между щебенками и дальнейшего продвижения вверх по законам капиллярного поднятия. Высота этого поднятия зависит от размеров зазоров между щебенками и вязкости вяжущего (рис. 6). Вяжущее с невысокой вязкостью в капиллярах образует глубокий мениск и поднимается на большую высоту, обво лакивая щебенку тонким слоем (рис. 6, а). Вяжущее с высокой вязкостью не позволяет образоваться мениску, поднимается на небольшую высоту, оставляя значительную часть щебенок без пленки вяжущего (рис. 6, б). В процессе эксплуатации связи между такими щебенками ослабляются и они отделяются от покрытия, происходит выкрашивание.

Рис. 6. Варианты сопряжения щебня с покрытием:

а — при нормальном поднятии битума с образованием высокого мениска;

б — при недостаточном поднятии битума без образования мениска

Чтобы уменьшить вязкость битума в процессе устройства поверхностной обработки, его подогревают и распределяют при температуре 140-160°С. Однако разлитый по поверхности покрытия горячий битум толщиной пленки 0,5-2,0 мм очень быстро остывает. При этом его вязкость также быстро увеличивается и к моменту распределения щебня может достичь значительной величины.

Высококонцентрированные битумные эмульсии тоже обладают сравнительно высокой вязкостью и поэтому их перед распределением рекомендуется подогревать до 50-70°С. Кроме того в битумной эмульсии после распределения начинается процесс быстрого распада, до окончания которого щебень уже должен быть распределен. Таким образом, на качество поверхностной обработки большое влияние оказывает период времени от розлива вяжущего до распределения щебня t (рис. 7).

Рис. 7. Интервал времени между распределением вяжущего и щебня

При обычном, асинхронном распределении вяжущего и щебня, когда вяжущее распределяется автогудронатором, а щебень идущим за ним на расстоянии 10-100 м и более щебнераспределителем, промежуток времени t составляет от 5 с при очень четкой работе машин до 10 мин и более при небольших задержках с распределением щебня. Поэтому задача сокращения периода между распределением вяжущего и щебня является задачей повышения качества и долговечности поверхностной обработки.

Эта задача успешно решена в технологии устройства поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня. Для этого созданы комбинированные машины и оборудование для распределения вяжущего и щебня с интервалом времени всего в 1 с. Для поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня в России применяют машины БЩР-375 и битумощебнераспределители Саратовского ФГУП Росдортех типа Чипсилер-40 и Рипсилер-26 (рис. 8). Производительность указанных машин составляет 3-6 км/ч.

Машина состоит из емкости для вяжущего с подогревом, кузова для щебня, системы распределения вяжущего, щебнераспределителя и специальной консоли (площадки) оператора с пультом автоматизированного управления рабочими органами машины и процессом распределения. Кузов автомобиля разделен поперечными перегородками, позволяющими расходовать щебень частями. Система распределения вяжущего состоит из плоскоструйных форсунок, расположенных на одной поперечной балке на расстоянии 10 см одна от другой с общей шириной распределения до 4 м. Вяжущее из форсунок распределяется под давлением в виде мельчайших частичек и покрывает покрытие тонким равномерным слоем. Каждая форсунка имеет автономное включение и выключение, что обеспечивает возможность гибкого регулирования ширины распределения вяжущего (битума или битумной эмульсии).

Щебнераспределитель оригинальной конструкции позволяет распределять фракции размером 2-20 мм слоем в одну щебенку. Для лучшего формирования рассыпанный щебень необходимо немедленно уплотнить катками на пневматических шинах или катками с обрезиненными вальцами.

Рис. 8. Комбинированная машина «Чипсилер» фирмы «СЭКМЭР» для синхронного распределения вяжущего и щебня:

1 — емкость для вяжущего; 2 — кузов для щебня; 3 — распределитель вяжущего; 4 — щебнераспределитель; 5 — рабочая площадка оператора с пультом управления

Страница 42 из 52

11. УСТРОЙСТВО ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОКРЫТИЙ

11.1. Работы по устройству поверхностной обработки покрытий следует выполнять при температуре воздуха не ниже 15° С. При использова-нии катионной эмульсии для устройства поверхностной обработки - при температуре воздуха не ниже 5 °С.

УСТРОЙСТВО ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФРАКЦИОНИРОВАННОГО ЩЕБНЯ

11.2. При устройстве поверхностной обработки следует применять щебень марки не ниже 1200 из трудношлифуемых изверженных и метаморфических горных пород фракций 5-10,10-15 или 15-20 мм с преимущественно кубовидной формой зерен. Щебень должен быть чистым, не содержащим пыли и глины.

11.3. При устройстве поверхностной обработки с использованием битума в качестве вяжущего следует применять битумы марок БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БН 60/90, БН 90/130 или БН 130/200.

Битум должен выдерживать испытание на сцепление с щебнем, который будет применен для устройства поверхностной обработки. При неудовлет-ворительном сцеплении битума с щебнем следует использовать добавки соответствующих ПАВ, а также производить предварительную обработку щебня битумом.

При устройстве поверхностной обработки на участках дорог с затруднен-ными и опасными условиями движения, а также в районах с резко конти-нентальным климатом следует применять битум с добавками полимеров класса термоэластопластов.

11.4. Расход вяжущего и щебня должен соответствовать нормам, уста-новленным в табл. 15.

Таблица 15

Примечание. При применении чёрного щебня нормы расхода вяжущего снижаются на 20-25 %.

11.5. Работы по устройству поверхностной обработки следует произво-дить по чистой, незапыленной обрабатываемой поверхности, сухой при применении битума и увлажненной (0,5 л/м 2) при применении битумных эмульсий.

11.6. Температура битума во время розлива должна быть: для марок БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130 - 130 - 160 -С; для марок БНД 130/200 и БН 130/200 -100 - 130 °С.

Щебень следует распределять механизированным способом сразу после розлива битума слоем в одну щебенку и укатывать катком за 4-5 прохо-дов по одному следу.

В течение первых 2 - 3 сут эксплуатации необходимо ограничивать ско-рость движения автомобилей до 40 км/ч и регулировать его по ширине проезжей части. Незакрепившийся щебень должен быть удален с покрытия.

11.7. При устройстве поверхностной обработки с использованием битум-ных эмульсий следует применять преимущественно катионные эмульсии ЭБК-1, ЭБК-2 и анионные ЭБА-1, ЭБА-2.

Эмульсии должны выдерживать испытание на сцепление пленки вяжущего со щебнем по ГОСТ 18659-01.

При устройстве поверхностной обработки с применением катионных битумных эмульсий следует использовать щебень, не обработанный предварительно органическими вяжущими, при использовании анионных эмуль-сий - преимущественно черный щебень.

11.8. Поверхностную обработку с использованием битумных эмульсий следует производить в следующем порядке:

розлив эмульсии по покрытию в количестве 30 % нормы;

распределение щебня в количестве 70 % нормы;

розлив остального количества эмульсии;

распределение остального количества щебня;

11.9. При температуре воздуха ниже 20 °С следует применять эмульсии с концентрацией битума 55-60 % и температурой 40 -50 °С. При темпе-ратуре воздуха выше 20 °С подогревать эмульсию не следует, а концентра-ция битума может быть снижена до 50 %.

Распределение и укатку щебня следует производить в соответствии с п. 11.6. Укатку следует выполнять до полного распада эмульсии. При ис-пользовании анионных эмульсий движение автомобилей в соответствии с требованиями п. 11.6 разрешается открывать не ранее чем через сутки после окончания работ.

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)

УСТРОЙСТВО ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ ПУТЕМ ОДИНОЧНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ

1. Область применения

1. Область применения

1.1. Типовая технологическая карта (далее ТТК) - комплексный нормативный документ, устанавливающий по определённо заданной технологии организацию рабочих процессов по строительству сооружения с применением наиболее современных средств механизации, прогрессивных конструкций и способов выполнения работ. Они рассчитаны на некоторые средние условия производства работ. ТТК предназначена для использования при разработке Проектов производства работ (ППР), Проектов организации строительства (ПОС), другой организационно-технологической документации, а также с целью ознакомления (обучения) рабочих и инженерно-технических работников с правилами производства работ по устройству шероховатой поверхностной обработки (далее по тексту - ШПО) асфальтобетонного покрытия путем одиночной обработки.

1.2. Поверхностная обработка - технологический процесс устройства на дорожных покрытиях тонких слоев с целью обеспечить шероховатость, водонепроницаемость, износостойкость и плотность покрытий. Слой, устраиваемый этим способом, также называют поверхностной обработкой.

1.3. Цель создания представленной ТТК - дать рекомендуемую схему технологического процесса по устройству ШПО на асфальтобетонных покрытиях, путем одиночной поверхностной обработки содержание ТТК, примеры заполнения необходимых таблиц.

1.4. Нормативной базой для разработки технологических карт являются: СНиП, СН, СП, ГЭСН-2001 ЕНиР, производственные нормы расхода материалов, местные прогрессивные нормы и расценки, нормы затрат труда, нормы расхода материально-технических ресурсов.

1.5. Применение ТТК способствует улучшению организации строительных работ, повышению производительности труда и его научной организации, снижению себестоимости, улучшению качества и сокращению продолжительности строительства, безопасному выполнению работ, организации ритмичной работы, рациональному использованию трудовых ресурсов и машин, а также сокращению сроков разработки ППР и унификации технологических решений.

1.6. На базе ТТК в составе ППР (как обязательные составляющие Проекта производства работ) разрабатываются Рабочие технологические карты (РТК) на выполнение отдельных видов работ по устройству ШПО. Рабочие технологические карты разрабатываются на основе типовых карт для конкретных условий данной строительной организации с учетом природных условий и имеющегося парка машин. Рабочие технологические карты регламентируют средства технологического обеспечения и правила выполнения технологических процессов при производстве работ. Конструктивные особенности устройства ШПО решаются в каждом конкретном случае Рабочим проектом. Состав и степень детализации материалов, разрабатываемых в РТК, устанавливаются соответствующей подрядной строительно-монтажной организацией, исходя из специфики и объема выполняемых работ.

Рабочие технологические карты рассматриваются и утверждаются в составе ППР руководителем Генеральной подрядной строительной организации, по согласованию с организацией Заказчика, Технического надзора Заказчика.

1.7. Работы следует выполнять, руководствуясь требованиями следующих нормативных документов:

- СНиП 12-01-2004 "Организация строительства";

- СНиП 3.06.03-85 . "Автомобильные дороги";

- СНиП 12-03-2001 "Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования";

- СНиП 12-04-2002 "Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство";

- ВСН 19-89 . "Правила приёмки работ при стр-ве и ремонте автомобильных дорог".

2. Общие положения

2.1. Технологическая карта разработана на устройство ШПО асфальтобетонного покрытия с навесным распределителем Т-224 , в качестве ведущего механизма.

Рис.1. Навесной распределитель на трактор Т-150

2.2. Работы по устройству ШПО асфальтобетонных покрытий выполняются в весенне-осенний период при температуре воздуха не ниже 15 °С, продолжительность рабочего времени в течение смены составляет:

Где 0,828 - коэффициент использования механизмов по времени в течение смены (время связанное с подготовкой к работе и проведение ЕТО - 15 мин., перерывы, связанные с организацией и технологией производственного процесса и отдыха машиниста, - 10 мин через каждый час работы).

2.3. В состав работ, рассматриваемых картой, входят следующие операции:

- подготовительные работы;

- розлив вяжущего;

- распределение (россыпь) каменного материала;

- уплотнение каменного материала.

2.4. Во всех случаях применения ТТК необходима привязка её к местным условиям. При привязке Типовой технологической карты к конкретному объекту и условиям строительства уточняются схемы производства, объемы работ, затраты труда, средства механизации, материалы, оборудование, и т.п. После привязки карта может быть использована при устройстве ШПО на автомобильных дорогах I-III технических категорий с асфальтобетонным покрытием.

3. Организация и технология выполнения работ

3.1. В соответствии со СНиП 12-01-2004 "Организация строительства" до начала выполнения строительно-монтажных работ на объекте Подрядчик обязан в установленном порядке получить у Заказчика разрешение на выполнение строительно-монтажных работ. Выполнение работ без указанного разрешения запрещается.

3.2. Подготовительные работы включают в себя:

- очистку покрытия от пыли и грязи машиной КДМ-130;

- подгрунтовку до полного обеспыливания, в местах, где имеется шелушение, битумной эмульсией ЭБК-1 с нормой розлива 1,7-2,0 л/м.

3.3. Розлив вяжущего производят автогудронатором ДС-53 на половине проезжей части в один прием без пропусков и разрывов. Для равномерного розлива вяжущего необходимо обеспечить бесперебойность действия сопел, равномерность работы насоса и требуемую скорость перемещения гудронатора. Норма расхода битума 1,0-1,3 л/м.

Перед розливом вяжущего производят:

- продувку и розжиг форсунок;

- прогрев вяжущего - битума БНД 60/90 до рабочей температуры 150-160 °С.

Рис.2. Автогудронатор ДС-53

После розлива битума дорожный рабочий вручную с помощью скребка на длинной ручке удаляет скопление битума и исправляет места, где битум распределен не равномерно.

→ Дорожные одежды

Поверхностная обработка

Поверхностная обработка

Для поверхностной обработки применяют шлаковый щебень размером до 25 мм, полученный при дроблении металлургических шлаков. Щебень подбирают по крупности с учетом назначения и вида поверхностной обработки. Используют щебень как обработанный, так необработанный. Лучшие результаты достигаются при применении щебня, обработанного органическими вяжущими. Черный щебень возможно приготавливать в асфальтосмесителях в стационарных условиях и непосредственно на месте работ.

В зависимости от принятого способа производства работ выбирают вязкость битума. Так, черный щебень, обработанный битумом БНД 130/200, БНД 90/130 или дегтем Д-6, применяют только в горячем состоянии при температуре выше 120 °С; при обработке битумом БНД 200/300 его укладывают при 60-100 °С; при обработке битумом МГ 70/130 или (Т 130/200 и дегтем Д-5 черный щебень укладывают в холодном состоянии. Применение горячего и теплого черного щебня обеспечивает наилучшее качество покрытия, однако это связано с организационными трудностями. Ориентировочное количество битума для приготовления черного щебня составляет 1,5-2% от массы щебня.

Устройство поверхностной обработки заключается в розливе по предварительно очищенному основанию органического вяжущего, россыпи тонким слоем минерального мелкозернистого материала и последующего уплотнения слоя катками самоходными двухвальце-выми с гладкими вальцами массой до 6 т. Окончательное формирование слоя поверхностной обработки происходит под влиянием солнечной радиации и воздействием транспортных средств. Вяжущий материал и его вязкость назначают в зависимости от климатических и погодных условий, химико-минералогического состава и структурно-текстурных признаков минерального материала.

Процесс формирования поверхностной обработки канд. техн. наук В. Т. Кузьмичев 1 условно разделяет на три этапа.

Первый этап характеризуется сравнительно слабым прилипанием вяжущего к минеральным зернам из-за незначительной площадки контакта между ними, а также малой вязкостью вяжущего.

В этот период наблюдается отрыв щебенок под воздействием касательных усилий колес автомобилей.

Второй этап характеризуется устойчивым положением щебенок, перераспределением вяжущего в верхнюю часть слоя за счет сил межмолекулярного притяжения, увеличением вязкости вяжущего и уплотнения автомобильным транспортом. Второй этап даже в сухую теплую погоду продолжается около двух недель.

Третий этап - слой поверхностной обработки полностью сформировался. В этот период слой работает на истирание. Шероховатость слоя износа постепенно уменьшается вследствие вдавливания крупных зерен в покрытие и их полируемости, изменения гранулометрического состава щебня, который частично истирается и раздавливается сначала при укатке жесткобарабанными катками, а затем колесами автомобилей.

Следовательно, для обеспечения высокого качества поверхностной обработки необходимо, чтобы вяжущее хорошо смачивало минеральный материал и образовывало прочные устойчивые связи на границе раздела битум -поверхность щебня. Это достигается подбором минеральных материалов, способных активно взаимодействовать с вяжущим, введением поверхностно-активных веществ (ПАВ) в вяжущее или активаторов на поверхность зерен щебня.

Нефтяные битумы сравнительно плохо прилипают к поверхности щебенок из кислых пород и лучше из основных пород. Основные металлургические шлаки активно взаимодействуют с битумом. Между ними возможно возникновение химических связей. Анионак-тивные компоненты битума способны образовывать новые химические соединения с положительными ионами, входящими в состав шлака. Большая развитость поверхности шлаковых щебенок способствует проявлению механической адгезии.

Добавка активаторов (извести или цемента) к щебню из кислых шлаков для улучшения сцепления его с вяжущим составляет 2-3% массовой доли. ПАВ добавляют в битум при его подогреве перед розливом; массовая доля их 1 -10%. Значительно улучшают сцепление, применяя шлаковый щебень, предварительно обработанный вяжущим в асфальтосмесителе.

При использовании щебня из металлургических шлаков для устройства поверхностной обработки наиболее широко применяют следующий способ производства работ. Перед началом работ покрытие или основание тщательно очищают от грязи и пыли, а движение переводят на объезд, который во избежание попадания пыли на место работ систематически поливают водой.

Битум БНД 130/200 в количестве 1,1-1,2 л/м2 разливают автогудронаторами, после чего сразу рассыпают щебень в количестве 1,3-1,5 м3 на 100 м2 поверхности и начинают прикатку дорожными катками самоходными с гладкими вальцами массой до 6 т по три-четыре прохода по одному следу. Вязкость вяжущего при температуре воздуха выше 25 °С должна быть в пределах 120-150 ° глубины проникания иглы. В более прохладную погоду глубина проникания должна быть в пределах 150-200 град. Распределение щебня по разлитому битуму должно быть закончено в течение 30 мин.

Пвижение транспорта открывают по готовому участку не ранее, цем через 6-10 ч после того, как битум остынет.

В случае дождя в период окончания работ или ночью, а также на второй день следует немедленно закрыть движение по готовому участку до установления сухой и теплой погоды. После установления соответствующей погоды необходимо повторить уплотнение слоя износа двумя-тремя проходами катка и только после этого открыть движение.

При применении шлакового щебня для устройства поверхностной обработки необходимо учитывать его специфические свойства. Все зерна шлакового щебня имеют различную пористость. Согласно приведенным ранее данным, пористость плотных и плотно-пористых разностей достигает 10%, ноздревато-пористых 15-25%, а пемзоподобных до 50%. Водопоглощение этих шлаков изменяется в пределах 1,5-20%. Характер пор у шлакового щебня самый различный. Поры могут быть закрытыми (замкнутыми) и открытыми. Закрытые поры изолированы от открытых и не сообщаются между собой и окружающей средой. Открытые поры сообщаются с окружающей средой, что и необходимо учитывать.

Наличие в щебне различных по диаметру пор обусловливает капиллярные явления, приводящие к отсосу в глубь зерен низкомолекулярных компонентов битума. Если диаметр капилляров меньше 200 А°, происходит фракционирование битума. На наибольшую глубину внутрь зерен проникают масла, на меньшую смолы и у поверхности концентрируются асфальтены. Вязкость пленочного битума на зернах значительно больше, чем на плотных шебенках из плотных горных пород. Поэтому при использовании шлакового щебня для устройства поверхностей обработки вязкость битума должна быть меньше, чем для щебня из плотных горных пород.

Пористость шлакового щебня существенным образом влияет и на процессы формирования слоя поверхностной обработки. В случае плотного щебня смачивание зерен битумом происходит по наружной поверхности щебня, в то время как при пористой текстуре вначале происходят капиллярные явления, а затем после заполнения пор происходит смачивание битумом периметра зерен. Следовательно, формирование поверхностной обработки на шлаковом щебне протекает медленнее. Кроме того, зерна шлакового щебня всегда покрыты пленкой из пылеватых частиц, которая также замедляет процессы смачивания.

В связи с этим для устройства поверхностной обработки шлаковым щебнем наиболее целесообразно применять щебень, предварительно обработанный органическими вяжущими. В этом случае имеются все условия для быстрого формирования слоя. Для обработки шлакового щебня применяют каменноугольные дегти Д-2, Д-3 или битумы МГ 25/40 и МГ 40/70 в количестве 1,1-=-1,3% от массы щебня. Норму розлива вяжущего составляет 1,0 л/м2 покрытия, ориентировочно на 10-15% больше, чем для щебня из магматических горных пород.

Опытные участки поверхностной обработки, выполненные при ремонте дорог с асфальтобетонным покрытием в Донбассе, показали, что поверхностная обработка щебнем из доменных шлаков значительно лучше, чем обработка щебнем из местных известняков и песчаников.

Необходимость применения шлакового щебня была вызвана от-сутствием щебня из магматических горных пород.

На основании данных, полученных при эксплуатации опытных участков, в дальнейшем шлаковый щебень применяли в более ши-роких масштабах, исчисляемых сотнями километров.

Применение шлакового щебня для устройства поверхностной обработки экономически выгоднее по сравнению с аналогичными участками поверхностной обработки с использованием гранитного щебня, а также щебня из известняков. Если стоимость 1 м2 поверх-1 ностной обработки с гранитным щебнем составляет 0,421 руб., то со щебнем из известняков это будет 0,87, а на шлаковом щебне 0,72 от стоимости эталона.

Применение щебня из известняков и песчаников для устройства поверхностной обработки приводит к формированию защитных слоев, не обладающих достаточной шероховатостью за счет дробления разнопрочных зерен щебня при укатке, в то время как со шлаковым щебнем возможно получить покрытие с шероховатой поверхностью. В процессе переработки доменного шлака на щебень менее прочные зерна разрушаются и отгрохачиваются, т. е. происходит обогащение щебня по прочности.

На основании данных по эксплуатации участков асфальтобетонных покрытий с поверхностной обработкой шлаковым щебнем шероховатость покрытия сохраняется на отдельных участках в течение 2-3 лет.

Необходимо отметить, что почти на всех обследованных участках поверхностной обработки наблюдается лишнее количество битума, который заполняет-межзерновое пространство и уменьшает шероховатость покрытия, а в некоторых случаях полностью выравнивает поверхность покрытия и размягчает верхний слой. Шлаковый щебень хорошо приклеивается к битумной пленке и только лишний щебень сбрасывается транспортными средствами на обочину. Однако формирование поверхностной обработки за счет пористости зерен несколько затормаживается и, если температура воздуха падает, это может привести к разрушению поверхностной обработки. Подобные явления наблюдаются только при норме розлива вяжущего, необходимой для формирования шероховатой поверхностной обработки, т. е. 1,1 -1,3 л/м2. При большем расходе битума шлаковый щебень хорошо удерживается на поверхности покрытия, но это приводит к ликвидации шероховатости. Если поверхностная обработка устраивается щебнем, предварительно обработанным вяжущим, формирование слоя заканчивается значительно быстрее, разрушений не наблюдается, а шероховатость хорошо сохраняется в течение 2-3 лет.