Применение армирующих сеток для повышения срока эксплуатации асфальтобетонных покрытий

УДК 625.7/8

ПРИМЕНЕНИЕ АРМИРУЮЩИХ СЕТОК ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ

ПОКРЫТИЙ

Т.М. Грищенко, ассистент, ХНАДУ

Аннотация. Представлен один из способов повышения трещиностойкости дорожных покрытий при устройстве слоя усиления из асфальтобетонных смесей. Рассмотрен способ замедления процессов трещинообразования покрытий путем армирования их геосетками в сочетании со сплошными неткаными геотекстилями.

Ключевые слова: асфальтобетонное покрытие, отраженные трещины, слой усиления, геосетки, геотекстиль.

Введение

Дорожная одежда представляет собой твёрдую монолитную конструкцию, хорошо сопротивляющуюся воздействию климатических факторов и колёс транспортных средств. Она призвана обеспечить круглогодично комфортный режим движения автомобилей. В конструкции дорожной одежды верхнему, наиболее прочному слою, отводится роль защиты всей конструкции от ударной и сдвигающей нагрузки транспорта, а также от воздействия природных факторов. Для выполнения своих функций покрытию необходимо иметь сплошность.

Цель и постановка задачи

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 [1]:

- горизонтальные деформации, возникающие вследствие колебаний температуры в основаниях, которые используются как несущие слои;

- вертикальные деформации различны вследствие неравномерной просадки в основании;

- горизонтальные деформации асфальтобетона из-за транспортной нагрузки (например, постоянное торможение тяжёлых транспортных средств в местах остановок или из-за бокового распора в районах поворотов с маленьким радиусом) (рис. 1).

Отрицательное влияние трещин в слое из асфальтобетона состоит в том, что вода проникает в слой асфальтобетонного покрытия, а при трещинах, идущих сквозь всю дорожную одежду, и в основание.

Рис. 1. Деформации покрытия под нагрузкой: 1 -неармированного; 2 - армированного

Проникновение воды влечёт за собой появление следующих эффектов:

- повышение содержания воды в неукреплённых слоях понижает несущую способность неукреплённого 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, вызванных морозом.

Ущерб, причиняемый в результате этого, связан, как правило, с ремонтом слоя асфальтобетонного покрытия, или даже с полным восстановлением дорожной конструкции. Кроме того, из-за проникновения кислорода сквозь трещины ускоряется процесс старения битума.

Уменьшение количества трещин, повышение сдвигоустойчивости и трещиностойкости асфальтобетонных покрытий может достигаться использованием конструктивных и технологических мер: созданием каркасных смесей, введением в асфальтобетонные смеси различных добавок, выполнением защитных слоев износа и поверхностных обработок. Однако традиционные методы ремонта покрытий в условиях эксплуатации су-

ществующих дорог становятся экономически неэффективными. Необходимы новые технические решения [1, 2, 3].

бетонных покрытий является армирование их гибкими рулонными геосетками в сочетании со сплошными неткаными геотекстилями.

Армирование покрытий геосетками

Рассмотрим более детально механизмы образования трещин в дорожном покрытии. 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 деформация асфальтобетонного покрытия и тем быстрее происходит образование трещин. Когда процесс образования трещин уже начался, образование разрыва движется снизу вверх и через относительно короткое время на поверхности нового покрытия появляется разрыв (рис. 2).

при растяжении в асфальтобетоне

Рис. 2. Развитие трещины в асфальтобетонном покрытии

Удельная длина отражённых трещин

У = ^ / Р,

где - общая длина всех отражённых трещин, м;

1—т 2

р - площадь покрытия, м .

Начиная с этого времени асфальтобетон не является больше водонепроницаемым и поверхностные воды могут проникать через трещину в нижние слои асфальтобетона и основание.

Наиболее радикальным способом резкого замедления процессов трещинообразования асфальто-

При этом геосетка включается в работу на растяжение при изгибе, предотвращая превращение микротрещин в раскрытые трещины, а геотекстиль выполняет роль демпфирующей прослойки, сглаживающей усилия, возникающие в зоне трещины или шва при температурных перемещениях несущих слоев оснований, имеющих значительно больший коэффициент линейного расширения, чем асфальтобетон.

Такой положительный результат применения геоматериалов достигается, наряду с меньшими материальными затратами, благодаря следующим факторам: низкая химическая активность по отношению к горячему битуму и асфальтобетону; низкое удлинение при разрыве - 3%; ползучесть -0%; высокая сопротивляемость при образовании трещин (при удлинении от 0,5% в асфальтобетоне начинается образование трещин).

Комплексную эффективность различных мероприятий по снижению отраженного трещинообра-зования оценим коэффициентами эффективности К1 и К2, предложенными проф. В.Н. Яромко [1].

Представляет интерес динамика развития отражённых трещин во времени в зависимости от удельного расхода рулонного материала (рис. 3).

Удельный расход рулонного материала г/м

Рис. 3. Динамика развития удельной длины отражённых трещин

В начальный период образования отражённых трещин (/ =180...200 сут.) лучшие показатели трещиностойкости на участках с прослойками из геотекстиля и с прослойками из сетки. Аналогичный характер трещинообразования наблюдается и для коэффициентов эффективности К1 (рис. 4).

Однако если в начальный период времени (/ = 200 сут.) имела место тенденция снижения удельной длины трещин у (увеличения коэффициента эффективности К1), то с течением времени (/ = 700 сут.) эта тенденция замедлилась.

Таким образом, эффект армирования основывается на двух основополагающих моментах:

- перераспределение вертикальных нагрузок, перевод их в горизонтальную плоскость. Армирующая прослойка позволяет перераспределить нагрузку от транспорта на большую площадь, увеличить несущую способность дорожного покрытия, предотвратить появление усталостных трещин, колейности, полос наката и волн;

§16000 §14000 В12000 1-юооо " 8000 § 6000 I 4000 Ж 2000

т П

а 0

-•-1=200*1=700

* »1

* > 1

л # *

> *» /

N

0 80 160 252 400 Удельный расход рулонного материала г/м2

Рис. 4. Изменение коэффициента эффективности трещинопрерывающих прослоек

- восприятие напряжений, возникающих от температурных деформаций. Геосетка принимает на себя растягивающие напряжения, которые для асфальтобетона, в силу его физико-механических свойств, наиболее опасны, не позволяя появляться температурным трещинам и отражённым трещинам (рис. 5).

Рис. 5. Функция усиления дорожной одежды

Технология производства работ при строительстве асфальтобетонного покрытия, армированного геосеткой:

- распыление битумной эмульсии или горячего битума в зависимости от необходимости и от вида вяжущего;

- укладка композитного материала, усиленного геосеткой (при большой площади укладка должна проходить с помощью укладочных машин);

- укладка тонким слоем щебня (в одну щебёнку на ширину разлива 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 слоёв асфальтобетона, завершение работы над устройством дорог.

Следует обращать внимание на то, чтобы работы проводились в сухую погоду и чтобы в уложенные слои не проникала влага.

Выводы

Таким образом, по результатам проведённых наблюдений за опытными участками можно сделать вывод о целесообразности применения геотекстиля и стеклосеток в качестве трещинопрерываю-щих прослоек при реконструкции дорожных покрытий:

- с применением в слоях дорожных одежд геосеток можно значительно увеличить срок их эксплуатации. Это в целом означает длительную работоспособность дорог;

- при укладке геосеток в слои асфальтобетонного покрытия следует соблюдать технологию применения материалов усиления;

- при применении усилений из геосеток следует ввести надлежащую систему контроля над укладкой и реализовать её при выполнении строительства.

Литература

1. Яромко В.Н. О применении геосинтетических

материалов при реконструкции автомобильных дорог // Сб. тр. СОЮЗДОРНИИ, 2001. -Вып. 201.

2. Чижиков И.А. Геосинтетики - технология раз-

вития дорог // Строительство. - 2003. - № 5.

3. Аливер Ю.А. Перспектива применения геотех-

нических материалов в строительстве // Материалы и технология строительства и ремонта аэродромных покрытий. 26 ЦНИИ МО РФ. - М., 2001. - С. 125-131.

- подготовка основания, то есть очистка поверхности от пыли, грязи и заполнение трещин и стыков шириной > 4 мм. При дорожных неровностях следует уложить выравнивающий слой асфальтобетона;

Рецензент: В.В. Филиппов, профессор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 12 января 2005 г.