Поверхностная обработка. Нормативные документы Устройство двойной поверхностной обработки

ПОВЕРХНОСТНАЯ ОБРАБОТКА

Щебень

Щебень поверхностной обработки передает нагрузку от транспортного движения на покрытие, служит слоем износа и повышает сцепление между дорогой и колесом автомобиля.

Для того, чтобы обеспечить комплекс этих функций, щебень должен быть прочным, определенной формы, не чувствительным к морозу и обладать хорошей адгезией к покрытию и поверхности минерального материала.

Характеристики щебня зависят либо от выбора месторождения (внутренняя характеристика), либо от способа их производства. Внутренние свойства отвечают потребностям усталостной прочности, сопротивления износу и долговечности в комплексе собственных или приобретенных характеристик.

Три испытания принципиально определяют эти внутренние характеристики:

• Cопротивление удару;
• Cопротивление износу из-за трения;
• Долговечность (микро-шероховатости) измеряется коэффициентом ускоренного полирования.

К этим трем испытаниям желательно добавить четвертое:

• Испытание однородности щебня, позволяющее обнаружить наличие элементов различной объемной массы, изучение характера и пропорций которых может помочь принять щебень или отказаться от него.

Четыре критерия определяют качество щебня.

Гранулометрический состав

Гранулометрический состав определяет шероховатость и однородность поверхностной обработки.

Обычно применяемый щебень подразделяется на следующие классы зернистости (европейские стандарты):

2/4 - 4/6 - 6/10 - 10/14; эти обычные размеры стандартизированы. Очень редко используется другая зернистость; тем не менее, в любом случае желательно соблюдать правило: d 0,6D (d и D представляют пороги зернистости щебня d/D)

2/4 является исключением из этого правила, чистоты которого, с другой стороны, трудно добиться.

Правило d0,6D ограничивает расширение гранулометрического состава и позволяет добиться однородной поверхностной обработки, Заполнитель, кроме определения d/D, должен иметь свою гранулометрическую кривую, включенную в график его класса зернистости.

Углометрическая формула

Щебень для поверхностных обработок, добываемый из горных массивов и гравийных карьеров, тщательно дробится. Если он приходит из гравийных карьеров, он должен представлять соотношение дробления 4 и более. В силу экономической целесообразности и для неинтенсивных перевозок можно, тем не менее, использовать части еще более крупного соотношения. Соотношение дробления — это отношение самого малого размера материала естественного происхождения, подвергнутого дроблению, к самому крупному размеру полученного мелкозернистого материала.

Форма

Форма щебня должна быть как можно более кубической, плоские (плитки) и вытянутые (иглы) элементы хрупки и плохо укладываются на покрытие. Следует соблюдать следующие правила:

L= Длина (самый большой размер)
G= Величина (диаметр самого маленького кольца, через которое можно пропустить щебень)
Е= Толщина (минимальный разброс двух параллельных плоскостей, между которыми можно поместить щебень).

Необходимо:

А) чтобы неравенство L˂G6Е было верно для 90% элементов щебня
Б) чтобы процентное соотношение элементов щебня, для которого отношение G/Е выше 1,56, не превышало:

20-25%, если движение неинтенсивное;
15%, если движение интенсивное;
10%, если движение очень интенсивное.

Чистота

Щебень поверхностной обработки должен быть очень чистым, что обуславливает его тщательную мойку во время производства. В зависимости от того, интенсивное или нет движение, пропорция в весе частиц, проходящих через сито 0,5 мм, должна быть меньше 0,5, 1 или 2% (включая частицы, связанные с мелкозернистым материалом). Кроме того, пропорция мелких частиц ниже 5 микрон должна быть менее 0,05% общего веса мелкозернистого материала. Наличие глины, даже в очень слабых пропорциях, очень нежелательно: глина крайне гидрофильна, и сильное разбухание, которое происходит при наличии воды, приводит к тенденции разрыва связки «вяжущее-щебень».

Катионная эмульсия

Роль битумной эмульсии в поверхностной обработке сводится к приклеиванию щебня к покрытию и приданию водонепроницаемости дорожной одежде.

Выбор битумной эмульсии, предназначенной для поверхностной обработки, определяется в зависимости от типа структуры покрытия, которое должно быть уложено, от профиля дороги, от окружающей среды, от климата, от периода проведения работ, от характера перевозок и от сроков возобновления движения.

Производимая при температуре +80°С приблизительно, и разливаемая при +20°С...+70 °С битумная эмульсия классифицируется, как «холодное вяжущее».

Преимущества битумной эмульсии многочисленны по сравнению с преимуществами безводных вяжущих (разжиженные битумы, разбавленные и т.д.).

Например:

• Произведенная и распределенная при пониженной температуре, она потребляет меньше калорий;
• Она не требует сложностей в складировании и распределении;
• Она не представляет опасности воспламенения, не токсична во время обращения с ней;
• Менее требовательная к атмосферным условиям, она позволяет продлить период реализации работ с начала весны до конца осени;
• Она достигает своих конечных качеств не с помощью испарения, а посредством разрыва между битумом и водной фазой, что придает ей лучшую устойчивость во время укладки в холодный и влажный период;
• Она не подвергается застыванию при контакте с грунтом;
• Она имеет максимальную силу сцепления с заполнителем благодаря прекрасному увлажнению последнего в водной фазе;
• Она не может размягчить основание, предотвращая погружение щебня в покрытие или выход вяжущего на его поверхность.

Используемые для поверхностных обработок эмульсии являются, главным образом, катионными эмульсиями.

Концентрация

В поверхностных обработках полезное вяжущее является остаточным вяжущим после распада эмульсии, сопровождающимся испарением и выделением воды. Процентное содержание битума в эмульсиях, используемых для дорожных технологий, может быть от 60 до 69%. 69-процентная эмульсия наиболее подходящая для поверхностных покрытий. Она довольно вязкая при нормальной температуре окружающей среды, чтобы не стекать в углубления на покрытии дороги при сильной деформации или повреждении. Она позволяет получить за один розлив достаточное количество остаточного «вяжущего», чтобы обеспечить укладку щебня крупного размера в один слой.

Вязкость

Вязкость должна быть такой, при которой битумное «вяжущее» не стекает в пониженные области (углубления), и легко распределяется обычными автогудронаторами.

Пенетрация (проницаемость) битумов в зависимости от температуры:

Для битума, подвергнутого одинаковой обработке, вязкость эмульсии непосредственно связана с его пенетрацией. Вязкость будет тем более низкой, чем ниже будет пенетрация; это видно на примере производимой 69%-ой эмульсии, сделанной на основе битума пенетрации60/90, либо на основе битума 100/130: второй менее вязкий, чем первый.

Следует отметить, что охлаждение при заданной температуре сопровождается ускоренным повышением вязкости эмульсии с большим процентным содержанием битума, как это показывает разница уклона кривых вязкости, соответствующих 65 и 69%-ным эмульсиям.

Современные распределительные машины позволяют розлив 69%-ных эмульсий при температуре приблизительно +20°С, тем не менее, предпочтительно их распределять при более высокой температуре (+40...+70°С), что позволяет получить лучшее образование пленки, быстрое охлаждение которой препятствует посторонней утечке. Подсчет показывает, что эмульсия, распыленная между +70 и +80°С на покрытие с окружающей температурой 20°С, остывает при контакте с дорогой до температуры приблизительно +35°С из-за мгновенного обмена калориями с поверхностью контакта.

Вязкость эмульсии изменяется в зависимости от пенетрации битума и от температуры, а также в зависимости от рецептуры, от распыления вяжущего и от процентного соотношения битума в эмульсии.

Влияние температуры на скорость распада катионных эмульсий:

При температуре +20°С 65%-ная эмульсия имеет вязкость от 6° до 10°Е (градус Энглера), тогда, как 69%-ная эмульсия имеет 12-20°Е.

Эмульсии называются жидкими, если их вязкость ниже 6°Е, полужидкими, если вязкость колеблется между 6 и 15°Е, и вязкими, если вязкость выше 15°Е. Градус Энглера легко преобразовать в показатели ГОСТа по вязкости в секундах.

Скорость распада (время распада)

Скорость распада катионных эмульсий является функцией с многочисленными параметрами. Первым из этих параметров является рецептура эмульгирования. Выбор и дозирование эмульгатора позволяют получить различные качества эмульсий. Эмульсии классифицируются по международным стандартам, исходя из их скорости распада по 4 категориям (в России — ЭБК 1,2,3):

• Эмульсии с быстрым распадом,
• С полубыстрым распадом,
• С медленным распадом
• Сверхстабилизированные эмульсии.

Можно также наблюдать, что температура играет важную роль в скорости распада. Скорость распада эмульсии, распределенной при +50°С, будет в два раза быстрее, чем скорость распада эмульсии той же рецептуры, разлитой при +20°С. Увеличение скорости распада, связанное с повышением вязкости во время охлаждения, позволяет распределять эмульсию без перерасхода, каким бы ни был поперечный и продольный уклон, деформация покрытия или толщина наносимого слоя.

Время распада зависит от степени влажности дороги и щебня, и имеют прямое воздействие на распад эмульсии. Мокрое шоссе или смоченный щебень требуют уменьшения время распада. Во влажных регионах имеет место подгонка рецептуры с целью уменьшения этого времени до минимума.

Пористость щебня, которая выражается в увеличении удельной поверхности, способствует, напротив, если она сильно развита, значительному уменьшению времени распада.

Укладка поверхностной обработки при низкой температуре или при повышенной температуре

До появления катионных эмульсий поверхностные обработки достаточно долго подвергались феномену «облысения». Последний происходил либо из-за недостаточности прилипания на границе «вяжущее-щебень», либо из-за хрупкости пленки «вяжущего» при низкой температуре.

Действительно, проницаемость битумов, входящих в состав эмульсий, быстро уменьшается, когда температура падает.

Так, для битумной эмульсии 100/130, разлитой при температуре +10°С, пенетрация остаточного «вяжущего» будет равна 30, но, если после разлива температура понижается до 0 или -5°С, пенетрация достигнет, соответственно, 10 и 7. Проницаемость при низкой температуре будет, очевидно, еще более низкая, с более жесткими битумами. В любую погоду изменение объема вяжущего в щебне напоминает ртуть в термометре — коэффициент расширения вяжущего в 30-50 раз выше коэффициента расширения минерального материала.

Не принимая во внимание точку хрупкости, которая для битума наступает при -25°С...-30°С, и ниже которой всякое движение становится невозможным, вязкость при 0°С такова, что динамический удар может привести к самым печальным последствиям.

Например, когда при 0°С на посыпанную солью дорогу падает снег, температура поверхности покрытия резко понижается до -15°С. Происходит настоящий термический удар: очень вязкий битум при 0°С быстро сжимается и растрескивается, в то время, как более мягкий битум, может сжиматься без растрескивания. Разрыв пленки «вяжущего», когда это происходит, представляет собой открытую щель для воды, что приводит к разрушению покрытия в короткие сроки.

Так как «мозаика» не сформирована, то есть, так как под воздействием движения щебень не лег, как следует, и поддерживается взаимосвязью его боковых сторон, покрытие остается хрупким, в особенности при низкой температуре. Тем не менее, следует отметить, что время, в течение которого покрытие остается хрупким, будет намного короче, если речь идет о многослойном покрытии.

Чтобы ускорить фиксацию щебня в вяжущем и предотвратить появление феномена «облысения» при низкой температуре, базовый битум катионных эмульсий при разливе может разбавляться некоторым количеством растворителя. Его количество зависит от температуры укладки и выбирается таким образом, чтобы пенетрация остаточного вяжущего эмульсии была, при температуре укладки, приблизительно равной пенетрации, которую имел базовый битум при +25°С.

Исходя из этого, возможно укладывать покрытия при относительно низких температурах (до +5°С приблизительно).

Небольшое количество растворителя, содержащегося в остаточном вяжущем, быстро испаряется, и битум приобретает свои первоначальные характеристики, что устраняет любую опасность выпотевания его в теплый период.

Применение растворителей полностью исключает явление облысения, позволяет до минимума снизить выброс щебня из слоя поверхностной обработки на обочину.

Если укладка покрытия происходит в условиях сильной жары, необходимо использовать битум как можно более высокой вязкости. В это время основания дорог, как правило, недостаточно прочны, за исключением оснований из высоко-щебенистых материалов. Мелкозернистый материал для поверхностной обработки имеет тенденцию погружаться в покрытие под воздействием колес большегрузных автомобилей, если его движение не остановлено жестким основанием или заторможено летом использованием вяжущего из вязких битумов. Поэтому в зависимости от сезона, выбор вязкости вяжущего, вводимого в состав эмульсии, является результатом компромисса между условиями укладки и экстремально-встречающимися температурами.

Стабильность при складировании

Стабильность при хранении катионных эмульсий повышенной концентрации, высокой вязкости лучше, чем стабильность менее концентрированных эмульсий.

Катионные эмульсии для поверхностной обработки могут легко храниться порядка семи дней, и, при необходимости иметь более длительное хранение. Даже для эмульсий с очень быстрым распадом защита битумных мицелл эмульгатором достаточна, чтобы предотвратить любую коалесценцию в течение периода такого хранения.

Сопротивление отрыву

Катионные эмульсии прилипают к любому чистому щебню, какой бы ни была его структура. Щебень не должен быть обработан вяжущим (чернен). Тем не менее, прилипание зависит от определенного количества параметров, и, в особенности, от химических свойств эмульгатора, введения модификаторов, а также, от рН эмульсии.

Было установлено, что значение низкого рН (сильная кислотность) обеспечивает менее хорошее прилипание, чем рН близкий к З или 4; однако при более низком рН стабильность эмульсии повышается, а обработка материалов вяжущим облегчается. В технологиях стабилизации было решено применять эмульсии с низким рН.

В технологии поверхностных обработок искомым является, безусловно, не высокая стабильность эмульсии, а, прежде всего, хорошее сопротивление отрыву и быстрая скорость распада. Тенденция, таким образом, состоит во введении модификаторов, для противодействия неблагоприятному воздействию низкого рН.

Рецептуры поверхностных обработок

Разработка рецептуры необходима для оптимизации характеристик структуры покрытия, природы и гранулометрических свойств минерального материала, свойств вяжущего, а также их соответствующих дозировок.

Она определяется по следующим параметрам:

• Физическими характеристиками оснований — структурой (старого покрытия — асфальтобетона), качеством его составляющих (тип заполнителя и вяжущего), состоянием поверхности (жесткость, однородность, растрескивание) и геометрией дороги (её продольный и поперечный профили);
• Характеристиками требований по нагрузке на дорогу — движением (количество автомобилей в день, процентное соотношение тяжелых грузовиков, разрешенная скорость), и условиям эксплуатации (зимнее содержание, движение в более, чем 2 ряда);
• Условиями окружающей среды — климатический регион, растительность, урбанизация, атмосферные условия во время устройства поверхностной обработки;

Выбор структуры

Различают несколько структур поверхностных обработок:

• Однослойное покрытие;
• Однослойное покрытие с двойным слоем щебня;
• Двухслойное покрытие;
• Покрытие «бутерброд», или ЩВЩ (щебень-вяжущее-щебень).

Структура выбирается, главным образом, в зависимости от вида нагрузок и состояния основания.

Однослойная структура является наиболее распространенной. Чаще всего она устраивается из материала фракции 5/10.

Когда движение интенсивное и/или основание неоднородное, предпочтительно уложить двухслойное покрытие, оно обеспечит лучшую герметичность старой дороги, будут лучше распределены деформации. Можно также придать, с некоторыми предосторожностями, легкое перепрофилирование.

Интересный компромисс, особенно распространенный в наше время - однослойная структура с двойным распределением щебня (раскленцовка), которая особенно хорошо приспособлена для дорог с интенсивными и тяжелыми нагрузками, при условии, что она уложена на хорошее «жесткое» основание.

Наконец, покрытие «бутерброд», может быть сравнимо с однослойным - с двойной россыпью покрытием. Оно применяется для дорог второстепенного, местного значения.

Минеральный материал

Свойства минеральных материалов

Они обуславливаются экономическими и техническими соображениями.

С технической точки зрения необходимо иметь каменный материал, качество которого соответствует спецификациям, перечисленным выше, а стоимость, зависящая, главным образом, от расстояния транспортирования, заставит выбрать минеральный материал тот, который расположен зачастую как можно ближе к стройке.

На строительных площадках, где поверхностные обработки устраиваются на немагистральной сети автомобильных дорог, применяются местные материалы, несоответствующие по качеству требованиям официальных спецификаций. В этих случаях всегда следует помнить, что любое нарушение технологии по отношению к качеству материала, и, в частности, к их чистоте и их форме, приводит к риску поражения в этой деликатной технологии.

Выбор гранулометрического состава

Для выбора должны быть приняты во внимание различные параметры:

• Получение хорошей шероховатости;
• Эксплуатационные качества (шумность, комфорт вождения);
• Предусмотренный тип структуры покрытия;
• Условия окружающей среды.

Наиболее применимая фракция — 5/10, но более сильная шероховатость может быть достигнута с фракцией 10/15. В однослойном покрытии с двойным слоем щебня 10/15 будет хорошо сопряжена с 2/5, разница в зернистости будет, по опыту, такой, которая приведет к лучшему результату.

Если зернистость 10/15 дает преимущества в отношение более высокой шероховатости, в то же время она повышает риск продавливания щебня в мягкое покрытие в силу концентрации усилий, вызванных транспортом, на более ограниченное количество «верхушек» щебня.

Из двух возможных фракций следует выбрать такую, которая представляет наименьшее неудобство в конкретной ситуации.

В местах с повышенной эксплуатацией шум будет гораздо сильнее с заполнителем который имеет повышенную зернистость. В этом случае лучше применить фракцию 5/10, или даже 2/5, чтобы обеспечить более тонкое покрытие, если же необходимо двойное распределение щебня, то лучше применить сочетание фракций 5/10-2/5.

В случае с двухслойными покрытиями разница в зернистости между двумя слоями так же желательна, как и для однослойного покрытия с двумя слоями щебня; она позволяет получить лучшую укладку «мозаики» второго слоя.

Дозирование щебня и эмульсии

Практическое дозирование минерального материала и теория

Теоретические дозирование щебня

В случае с однослойными покрытиями идеально будет получить единообразный моногранулированный слой.

Многочисленные разработчики пытались определить идеальное дозирование, исходя из заполнителя теоретической формы: либо правильной геометрической — сферы, куба или тетраэдра, либо пытаясь воспроизвести наблюдения на строительной площадке. В действительности, заполнители, входящие в одну фракцию, различны, и, обычно имеется тенденция принимать во внимание понятие среднего размера:

Как и для других типов поверхностных обработок, для однослойных покрытий, в большинстве случаев необходимо заранее определить укрывающую способность минерального материала принятого гранулометрического состава.

Однослойное покрытие

Дозирования, применяемые для моногранулированных слоев, могут быть:

от 6 до 7 л/м² для 2/5
от 8 до 9 л/м² для 5/10
от 11 до 13 л/м² для 10/15

Слабый выброс щебня при открытии движения — неизбежен.

Следует избегать попыток увеличить эти дозировки с целью добиться безупречной мозаики. Результат передозировки минерального материала приводит не к ускорению формирования однородной «мозаики», а к разрушению формирующегося моно гранулированного слоя.

Однослойное покрытие с двумя слоями щебня

Целью является получение первичной сетки из крупного щебня, позволяя укрыть 1/3 площади распределенного вяжущего, а дозирование фракции мелкого размера позволяет заполнить эти «пустоты», оставляя выступающими верхушки крупного щебня.

Эти дозировки должны обеспечить эффективную мозаику с очень хорошим дренированием. Также позволит избежать прилипания автошин к вяжущему.

Обычно, эти условия соблюдаются в следующих диапазонах дозирования:

10/15-2/5 10/15 от7 до 9 л/м²
2/5 от 4 до 5 л/м²

5/10-2/5 5/10 от 5 до 7 л/м²
2/5 от 3 до 4 л/м²

Двухслойное покрытие

В соответствии с определением, эти покрытия представляют собой наложение двух слоев, применяемые дозировки для первого слоя чуть меньше, чем для однослойного покрытия. Небольшая недодозировка первого слоя не приносит проблем, а кроме того, наоборот позволяет избежать выброса, который помешал бы устройству второго слоя.

Покрытие «бутерброд»

Конечный результат сравним, обычно, с внешним видом однослойного с двумя слоями щебня покрытия, вследствие чего нужно было бы констатировать сопоставимые дозировки. В действительности этот способ устройства, состоящий из покрытия верхушек крупного щебня мелким, требует равномерного распределения мелкого щебня по всей поверхности с целью обеспечить прохождение дорожных машин без приклеивания к их шинам. Дозирование этого второго слоя будет слегка больше, чем дозирование второго слоя однослойного покрытия с двойным распределением щебня.

Дозирование эмульсии

Дозирование эмульсии под поверхностную обработку оценивается дозированием остаточного вяжущего.

Ошибочно думать, что чем толще скрепляющая щебень пленка вяжущего, тем лучше.

Но, мы знаем, что после разлива и схватывания щебня вяжущее поднимается под воздействием укатки и транспортного движения по внутренним частям пустот, образованных смежными гранями щебня. Одновременно под действием транспортного потока щебень переворачивается, дробится и продавливается в нижележащие покрытия. Следовательно, излишнее дозирование неблагоприятно отражается на качестве поверхностной обработки.

Дозирование вяжущего должно отвечать двум условиям:

• Быть достаточным, чтобы пленка вяжущего, обеспечивающая приклеивание, могла сопротивляться напряжениям, вызванным движением;
• Не заполнять полностью промежутки, чтобы не всплыть на поверхность и не вызвать явление выпотевания вяжущего над поверхностью слоя поверхностной обработки.

Теоретические рассуждения

Большинство разработчиков говорят, что процентное соотношение пустот при распределении в гранулированном слое находится в пределах 42-52%, процентное соотношение в конце укатки доводится до 30%, в конце после стабилизации посредством движения транспорта количество пустот достигает 20%.

Рассчитано, что остаточное вяжущее должно занимать 2/3 пустот мозаики. Таким образом, можно подсчитать теоретическое дозирование для конкретной фракции путем применения формул, принимая, безусловно, во внимание плотность вяжущего.

Тем не менее, на практике обычно применяется правило, называемое «1/10-я», которое состоит в применении конечного дозирования вяжущего, равного 1/10-й от дозирования щебня, измеряемого в литрах (исходя из правила среднего размера).

Однослойные покрытия
Фракция	Эмульсия, кг/м²		Щебень, литры/м²
			От 6 до 7
			От 8 до 9
			От 11,5 до 13
Однослойные покрытия с двойным слоем щебня
Фракция	Эмульсия, кг/м²		Щебень, литры/м²
10/15 --			От 8 до 9 От 4 до 5
			От 6 до 7 От 3 до 4
Двухслойные покрытия
Фракция	Эмульсия, кг/м²		Щебень, литры/м²
1-й слой 10/15 2-й слой 2/5			От 10 до 11
			От 6 до 7
Итого
1-й слой 5/10 2-й слой 2/5			От 8 до 9
			От 5 до 6
Итого

Состояние и природа основания

Основание — элемент первостепенной важности, знание или незнание состояния которого может явиться причиной неудачи или успеха.

Состояние поверхности может быть легко оценено: можно различить жирную и гладкую дорогу, дорогу плотную и шероховатую, или очень шероховатую, пористую, но эта легкость только кажущаяся, так как редко встречаются однородные дороги.

В случае с гладкими и жирными дорогами может быть применено уменьшение дозировки вяжущего порядка 10-20% или использование более крупных фракций щебня.

Измерения методом песчаного пятна может дать точное представление для характеристики состояния поверхности существующего покрытия.

Следует, также, принимать во внимание обычную пористость микрорастрескивания или жесткость основания, которые могли бы способствовать погружению щебня в слой излишне «мягкого» покрытия.

Агрессивность движения

Она характеризуется количеством тяжелых грузовых автомобилей, а, также, является функцией направления и профиля дороги, как отдельных точек маршрута, таких, как перекрестки.

Вне зоны перекрестков и виражей, где развиваются значительные тангенциальные силы, перевозки посредством тяжелых грузовиков, проходящих, обычно, по одному и тому же ряду, способствуют уплотнению мозаики, то есть, ускорению, под воздействием вибраций, вдавливания щебня в слой покрытия. Таким образом, на соответствующие ряды должна быть доведена не до дозировка вяжущего на 10-15%.

Напротив, на скоростных участках дорог с 2х2 рядами, четырехрядными, или на центральной части трех рядного шоссе, необходимо дополнительное дозирование на 10-15%.

В случае, если движение не интенсивное, хорошая фиксация щебня в вяжущем возможна только путем передозирования, которое может достигать до 20% и в этом случае практически не существует риска выпотевания.

Форма и характер щебня

Несмотря на тщательное распределениею щебня, всегда необходимо уточнить его среднюю толщину и выверить дозирование вяжущего. Разброс не может превышать 10-15%.

Происхождение, физико-химический характер щебня должны также приниматься во внимание, но только сложившийся опыт является элементом оценки. Обычно можно констатировать, что щебень, получаемый из осадочных пород, требует передозировки на 5% по отношению к щебню той же фракции из скальных массивов.

Совмещение поправок

Совмещение различных коррекций в дозировании, производимых в зависимости от разнообразных параметровожет привести к значительному отклонению от среднего дозирования.

Трудно рассчитать допустимые ограничения: в действительности, опыт показал, что отклонение в +30% обычно позволяет провести правильную обработку, особенно автомобильных дорог с незначительным движением, с другой стороны при высоком уровне загрузки полосы недодозировка не должна превышать значения в 20%.

Укладка и предварительные работы

Чистка дороги

Для обеспечения хорошего прилегания покрытия к основанию необходимо подметание. Покрытие не будет держаться благодаря только собственному весу или силе сцепления своих собственных элементов. Необходимо, чтобы слой пыли не играл роль талька между основанием и покрытием.

На дорогах, уже покрытых углеводородным материалом необходимо производить под метание с целью очистить их от грязи и посторонних тел и, особенно, чтобы освободить кромки от пыли, которая всегда на них собирается. Если покрываемая поверхность состоит из гравийно-песчаной смеси или обработана гидравлическим вяжущим, или представляет собой щебеночное покрытие макадам, следует очистить поверхность — без ее разрушения — чтобы позволить вяжущему сформировать точки сцепления с крупными элементами.

Операции по подметанию должны осуществляться достаточно рано, чтобы не замедлять ритм бригады, и достаточно поздно, чтобы предотвратить любое новое возникновение загрязнения перед разливом вяжущего.

Распределение эмульсии

Распределение должно осуществляться таким образом, чтобы дозирование было равно установленному значению, чтобы продольное и поперечное распределение было равномерным и чтобы отдельные точки (стыки, выемки) не представляли собой слабых мест в законченной работе.

Соблюдение установленного дозирования

В зависимости от выбранной эмульсии и от ширины используемой рампы водитель определяет, с помощью элементов регулировки гудронатора (номограммы, вычислительного компьютера), необходимое соотношение между скоростью передвижения и количеством оборотов насоса, который определяет дозирование вяжущего на покрытие. Во время осуществления распределения соотношение между скоростью автомобиля и количеством оборотов насоса поддерживается постоянным, путем либо автоматического слежения, либо непосредственного считывания шофером показаний тахометра и счетчика оборотов.

Укладка, описанная выше, возможна и надежна только если применяемая техника находится в состоянии, соответствующем нормам допуска конструктора и поддерживается в состоянии большой чистоты. В действительности, любая загрязненность, будь то на доставляющих машинах, либо имеющая место в цикле производства эмульсии, или любые изменения технических характеристик эмульсии, приводят к изменениям количества жидкости в системе, что делает дозирование ненадежным.

Равномерное продольное распределение

Качество продольного распределения вяжущего является функцией строгого соблюдения бригадой разлива определенных выше параметров для укладки, принимая во внимание непредвиденные изменения в рабочей ширине.

Равномерное поперечное распределение

Бригада разлива должна соблюдать предписанную высоту рампы для каждого типа рампы, и определенные регулировки в зависимости от количества используемых диффузоров. Кроме того, рампа должна поддерживаться, насколько это возможно, параллельно поперечному профилю дороги. Плохое положение рампы по высоте приводит к «вычесыванию» вяжущего, что будет способствовать вырыванию щебня из бороздок, обедненных вяжущим.

Пример регулировки кистеобразных диффузоров:

Кистеобразная струя из форсунки имеет угол 40°, диффузоры расположены один от другого на расстоянии 12,5 см, хорошая равномерность распределения достигается путем наклона всех диффузоров в одном направлении на 15° по отношению к вертикальной плоскости рампы, и фиксируя уровень последней на высоте 25 см от обрабатываемого покрытия.

Тщательная обработка

В начале каждого цикла работ на строительной площадке желательно иметь, с начала покрываемой длины, бумажную ленту; эта лента примет вяжущее, на нескольких дециметрах, пока гудронатор не наберет свою равномерную скорость. Таким образом, по- перечные стыки будут чистыми и аккуратными, без передозировки и недодозировки в отдельных частях. Эта технология может распространяться и на зону остановки автогудронатора по окончании операции.

На стыке двух прилегающих полос распределяемой эмульсии (продольный шов) наложение должно быть точно определено и осуществляться с предосторожностями с целью строгого соблюдения определенного дозирования. Это наложение необходимо для предотвращения недодозировки, так как крайние форсунки рампы не перекрывают своими струями друг друга, как форсунки центральной части секции.

Во время устройства многослойных покрытий следует сдвигать продольные и поперечные стыки каждого слоя.

Эмульсия, будучи продуктом очень сильного сцепления, требует, чтобы были защищены заглушки контрольных смотровых колодцев, люков с ключами и другого вспомогательного оборудования на дороге, чтобы они остались легко открывающимися после устройства покрытия.

Распределение щебня

Как и эмульсия, щебень должен распределяться в соответствии с заданной дозировкой, с наиболее возможной равномерностью, как в поперечном, так и в продольном направлениях. Так, наилучшая точность достигается, применяя твердые и гранулированные материалы.

Чтобы добиться точности дозирования, предписанной гранулометрическим составом в соответствии с рецептурой, бригада, распределяющая щебень, должна соблюдать следующие правила:

Хорошее состояние и надежность техники гарантируют равномерность поперечного и продольного дозирования. Также, состояние техники должно систематически проверяться, принимая во внимание, что прохождение щебня вызывает быстрый износ в области заслонок, шлюзных затворов и дозирующего вальца (ячейкового дозатора).

Приспосабливать регулировки к конкретному типу щебня, предписанному документацией конкретного объекта. Поскольку даже внутри заданного размера щебня, соотношения размеров имеют колебания.

Строго следовать правилам укладки

Распределять щебень следует как можно раньше после разлива вяжущего. Щебнераспределитель должен следовать за гудронатором не позже, чем через 20-40 секунд. Этот срок должен соблюдаться тем неукоснительнее, чем быстрее происходит распад эмульсии, или, если эмульсия была разлита на деформированное шоссе и, поэтому, может стекать в низкие точки.

Все поверхности, покрытые вяжущим, должны быть обработаны щебнем. Особое внимание должно быть придано стыкам: не схватившийся во время обработки первой полосы щебень должен сметаться перед покрытием стыка эмульсией второй полосы.

Необходимо, чтобы ответственный за распределение щебня был способен оценить своими глазами качество и плотность распределенных материалов.

Выказав необходимость покрыть как можно раньше эмульсию щебнем, можно понять значение процесса щебнераспределения и скорость укладки заполнителя, которое обеспечивает производительность и дневную выработку на строительной площадке.

Уплотнение покрытия

Уплотнение поверхностной обработки обеспечивает укладку заполнителя и его закрепление на покрытии посредством пленки вяжущего. Пневматические шинные уплотнители великолепно обеспечивают эти функции. Они приспосабливаются к неровностям дороги и не разрушают щебень. Искомый эффект полностью достигается при давлении пневмошин от семи до восьми бар для нагрузки от двух до двух с половиной тонн на колесо посредством трех-пяти проходов на скорости, установленной в три километра/час для первых, и десять километров/час для последних.

Покрытые дороги, на которых возобновилось движение сразу после работ, обеспечиваются полным уплотнением. Тем не менее, в течение небольшого времени, оно должно осуществляться на ограниченной скорости. В случае с однослойным покрытием с двойным слоем щебня уплотнение должно проводиться также после распределения первого слоя заполнителя.

В случае с многослойным покрытием предпочтительно не уплотнять первый слой перед укладкой последующих. В действительности, слишком тщательное устройство первого слоя может помешать удовлетворительному сцеплению последующих слоев. Уплотнение многослойного покрытия должно осуществляться после полной укладки последнего. Эта полная укладка должна быть достаточно быстрой, чтобы уплотнение было проведено перед началом распада эмульсии.

Подбор выброшенного щебня

Выброс определяется, с одной стороны, катающимся заполнителем, который плохо схватился, или не схватился и, с другой стороны, мелкозернистым материалом, вырванным или выброшенным при открытии движения.

Есть смысл подобрать как можно раньше этот выброшенный щебень, поскольку, кроме того, что он может представлять опасность для участников движения, он может помешать формированию мозаики и препятствовать нормальному стоку вод, закупорив отвод сточных вод.

Как следствие, с момента появления выброса на кромке дороги и по оси рядов, выброс подметается, всасывается и удаляется.

Контрольные мероприятии

Предварительный контроль техники

Контрольные меры распространяются, главным образом, на равномерность распределения в продольном направлении в поперечном направлении, а также на соблюдение дозирований гудронаторов вяжущего и щебнераспределителей.

Распределители вяжущего должны быт проверены на испытательном стенде.

Дефекты и отклонения

Разрушение за короткие сроки

Распространенное вырывание щебня

Распространенное выкрашивание

Немедленный выброс анормально высок и постоянен.

Вяжущее не схватывает заполнитель. Разрушение распространяется на все покрытие.

Возможные причины:

Погрешность в технологии

• Условия применения находятся выше разумного предела использования поверхностных покрытий (слишком интенсивные горизонтальные нагрузки).

Погрешности рецептуры

• Вяжущее не приспособлено к условиям движения;
• Дозирование вяжущего не подходит к месторасположению, к действительным геометрическим характеристикам заполнителя, к состоянию поверхности основания и к условиям движения;
• Недостаточная общая механическая адгезия на границе вяжущее-щебень;
• Очень хрупкая структура для условий движения.

Ошибки в снабжении

• Составляющие, не отвечающие характеристикам, предусмотренным формулой (свойства, размер, форма, чистота заполнителей).

Ошибки в укладке

• Техника и используемые средства не соответствуют свойствам составляющих или темпам на строительной площадке;
• Ошибка загрузки, приводящая к применению вяжущего или заполнителей вместо тех, которые должны были быть уложены (например, черненый щебень).

Недостатки осуществления работ

• Температура окружающей среды очень низкая, не позволяющая реализацию работ;
• Дорожное покрытие слишком влажное или слишком холодное;
• Неверное распределенное количество (недодозировка вяжущего, чрезмерное распределение щебня);
• Стекание вяжущего к кромке (эмульсия с медленным распадом);
• Позднее распределение щебня, осуществленное после распада эмульсии;
• Недостаточное уплотнение;
• Преждевременное возобновление движения
• Атмосферные осадки, появляющиеся до того, как организован объездной путь для предохранения свежепокрытого участка.

Ограниченное выкрашивание заполнителя

Отделение элементов мелкозернистого материала одного от другого происходит «пятнами» в более-менее значительных зонах.

Возможные причины:

Недостатки в подготовке покрытия

• Отдельные недодозировки вяжущего вследствие плохого поверхностного геометрического состояния, создавшегося из-за стекания в соседние зоны;
• Впитывание вяжущего покрытием вследствие ремонтных работ, на которых использовались открытые асфальтобетоны.

Недостатки проведения работ

• Неоднородность заполнителя по качеству, зернистости или чистоте (загрязненные склады, что приводит к загрузке земляных комков);
• Не укрытые участки поверхности.

Вычесывание

Отделение элементов мелкозернистого материала одного от другого происходит параллельными бороздками на краю дороги.

Возможные причины:

• Плохое распределение вяжущего на дороге из-за поврежденности распределительной рампы (забитые сопла форсунок, плохая регулировка распределения струй на грунт).

Отклеивание покрытия от основания

Облысение

Большинство щебня поверхностной обработки отделяется от покрытия пятнами более-менее значительной величины.

Возможные причины:

• Недостаточно вычищенное основание, ил и загрязненное во время разлива эмульсии;
• Следы не заполненного щебнем вяжущего на дороге, прилипающие к пневматическим шинам, что вызывает еще большее вырывание, особенно по следам движения.

Другие разрушения

Покрытие частично или полностью разрушено в различных зонах

Возможные причины:

• Значительные усилия, разрушающие еще хрупкую мозаику (резкое торможение, внезапное изменение направления перемещения катка);
• Загрязнения (масляные пятна).

Разрушение во времени

Выброс с первым похолоданием

После кажущейся стабилизации без проблем, покрытие начинает терять свой заполнитель систематическим образом (вькрашивание)

Такое разрушение всегда усиливается в зимний период условий эксплуатации дороги (посыпка солью) и из-за своеобразных условий движения (пневмошины с шипами). Оно соответствует периодам повышенной влажности, многочисленных переходов через ноль и холодов.

Возможные причины:

Ошибки рецептуры

• Недодозирование вяжущего;
• Слишком хрупкий при низких температурах базовый битум.

Ошибки в проведении работ

• Запоздалое распределение щебня после распада, не позволяющее получить удовлетворительное смачивание заполнителя;
• Чрезмерное распределение щебня, препятствующее формированию мозаики.

Летний выброс

Он происходит из-за сильной жары, когда вяжущее слишком размягчается под воздействием температуры.

Выпотевание

Разрушения, происходящие, в основном в теплое время, которые характеризуются появлением пятен, подтеков или полос вяжущего на поверхности вследствие, либо фактического подъема вяжущего, либо поверхностного обеднения заполнителя.

Выпотевание из-за подъема вяжущего

Ошибки рецептуры

• Теоретическое дозирование вяжущего слишком велико для зернистости или действительной формы материалов;
• Теоретическое дозирование вяжущего плохо приспособлено к характеру или к состоянию основания, уровню движения транспорта;
• Неоднородности заполнителей по качеству или зернистости;
• Плохая подготовка основания;
• Слишком насыщенное дозирование во время предыдущих работ;
• Загрязнения (масляные пятна).

Разрушение во времени

Уже упомянутые разрушения могут развиваться с некоторым опозданием, в частности, если условия движения или атмосферные условия внезапно становятся слишком неблагоприятными.

Местные передозировки вяжущего вследствие плохого геометрического состояния дороги, которое способствует накоплению вяжущего в низких точках (выбоины, колея).

Ошибки укладки

• Случайные передозировки вяжущего;
• Недодозировки щебня.

Выпотевание вследствие выброса

Любой выброс приводит к обеднению заполнителем поверхности покрытия, этому обеднению соответствует относительная передозировка вяжущего.

Псевдовыпотевание образующееся за счет вдавливания щебня в покрытие под действием транспорта.

Это разрушение развивается, главным образом, на полосах движения тяжелых грузовиков. Погружение заполнителя в покрытие производит обеднение поверхностной обработки щебнем и подъемом вяжущего на поверхность.

Ошибки технологии

• Условия применения, находящиеся вне разумных пределов использования поверхностных обработок (слишком интенсивные вертикальные нагрузки по отношению к жесткости основания).

Ошибки рецептуры

• Плохо приспособленная к интенсивности движения структура.
• Слишком мелкий размер щебня относительно жесткости покрытия и интенсивности движения.

Примечание

Вдавливание элементов заполнителя в покрытие может проявиться в очень ограниченных зонах:

• Сильное изменение продольного профиля (крутые вертикальные кривые), вызывающее значительные динамические перегрузки покрытия под действием транспортного потока;
• Ограниченные изменения характера покрытия (заделанные траншеи, расширение по кромке, различные ремонтные работы).

Облысение

Совокупность составляющих поверхностной обработки (вяжущее-щебень) отделяется от покрытия более-менее значительными пятнами.

Это явление происходит в теплое время вследствие выпотевания, когда движениетяжелого транспорта интенсивно. Избыточное вяжущее, размягченное, приклеивается кшинам автомобилей. Покрытие отрывается от основания кусками и снова приклеивается в других местах, формируя неоднородные неровности на покрытии.

Металлические шипы

Под воздействием повторяющихся ударов заполнитель может раздробиться или обнажиться. Тогда происходит усиленный износ верхнего слоя дорожного покрытия, сопровождающийся вырыванием материала (вяжущего и заполнителей).

Различные загрязнения

Различные виды загрязнения могут иметь губительные последствия для покрытий. Разрушения, которые они порождают, остаются, тем не менее, очень ограниченными по значительности.

Организационные мероприятия на месте работ по поверхностной обработке

Ямочный ремонт

Ямочный ремонт представляет собой очень распространенную технологию, цель которой ремонт верхних слоев дорожного покрытия, в отдельных местах.

Ямочный ремонт может производиться:

• С помощью битумной эмульсии и щебня гранулометрического состава;
• С помощью материалов обработанных битумной эмульсией;
• С помощью не складируемых плотных материалов, обработанных битумной эмульсией.

Автомобиль ремонтер обычно имеет теплоизолированную емкость для эмульсии, распределительное устройство для пневмонанесения (хобот, удочка с форсункой) эмульсии и щебня, и один или два бункера для разных фракций щебня.

Обычно в технологии ямочного ремонта используют две фракции более крупную 5/10, 10/15 для нижнего слоя и мелкую 2/5 для верхнего слоя. Иногда используют одну фракцию. Обычно 2/5 и 5/10.

Используемая эмульсия должна быть катионная с быстрым распадом ЭБК-1, с содержанием битума 60-65%. Температура эмульсии при работе от +30ºС до +60ºС.

Дозировка эмульсии рассчитывается по отношению к каменному материалу 4-5% эмульсии.

Рецептура эмульсии для ямочного ремонта:

1. Битум БНД 60/90 или 90/130 — 60-65%
2. Атгезионная добавка () — 0,05-0,15% — расход в зависимости от типа каменного материала.
3. Керосин — 0,9-3% — чем ниже температура воздуха тем больше желательно вводить керосина: обычно до +10ºС — это 3%, чем выше тем меньше дозировка.
4. Латекс (Butonal NS198) — до 2% — желательно вводить при использовании эмульсии на нагруженных участках дорог.
5. Эмульгатор () — 0,25-0,35%
6. Кислота соляная — до рН 2,5 ± 0,3
7. Вода до 100%.

Это классический рецепт, для ямочного ремонта, для любого типа машин ямочного ремонта. Содержание битума корректируется по получаемой вязкости эмульсии и определяется удобством работы (чрезмерное разбрызгивание). Содержание адгезионной присадки определяется по адгезии к используемому каменному материалу.

Использование латекса преимущественно на нагруженных дорогах с высокой интенсивностью движения, на перекрестках.

Керосин дозируют в холодное время года для лучшего приживления.

1.9.2 Поверхностная обработка

При конструкции шероховатые слои, устраиваемые методом поверхно­стной обработки, подразделяются на следующие типы:

Одиночная поверхностная обработка;

Зубчатая поверхностная обработка (одиночная с двойной россыпью щебня);

Двойная поверхностная обработка;

Поверхностная обработка типа «бутерброд» (рисунок 1.12).

Одиночная поверхностная обработка (рисунок 1.12, а) включает слой органического вяжущего и слой фракционированного щебня (В/Щ).

Зубчатая поверхностная обработка (рисунок 1.12, б) включает слой ор­ганического вяжущего и два слоя фракционированного щебня (В/Щ/Щ).

Двойная поверхностная обработка (рисунок 1.12, в) состоит из двух сло­ев органического вяжущего и двух слоен фракционированного щебня (В/Щ/В/Щ).

Поверхностная обработка типа «бутерброд» (рисунок 1.12, г) состоит из двух слоев фракционированного щебня, скрепленных слоем вяжущего (Щ/В/Щ).

Рисунок 1.12 - Конструкции шероховатых слоев поверхностной обработки:

1 - асфальтобетонное покрытие; 2 - слой вяжущего; 3 - распределенный щебень; 4 - уплотненным щебень

Конструкцию шероховатого слоя поверхностной обработки назначают:

На дорожных покрытиях из асфальтобетона и материалов, обработанных органическими вяжущими, в зависимости от степени твердости покрытия с учетом интенсивности движения транспортных средств;

Покрытиях из цементобетона в зависимости от интенсивности движения автомобилей.

Щебень для устройства поверхностной обработки получают путем дроб­ления изверженных и метаморфических горных пород. Для дорог I, II кате­горий марка по истираемости И-1, марка по дробимости не ниже 1200. Для дорог III-V категорий марка по истираемости И-2, марка но дробимости - не ниже 1000. Морозостойкость не ниже Р-50. Щебень должен быть чистым кубовидной формы.

При выборе фракции щебня учитывается разновидность покрытия. Для покрытий из асфальтобетона и материалов, обработанных органическими вяжущими, необходимо применять щебень фракций 5-10, 10-15, 15-20 или 20-25 мм. РД 0219.1.09-99 рекомендует также использование фракций 2-4, 4-6, 6-9, 9-12 и 12-16 мм. Конкретный размер фракции принимается в зависимости от реальных условий (интенсивность движения транспортных средств, категория твердости покрытия) на участке производства работ.

Для покрытий из цементобетона применяют щебень фракции 5-10 или 10-15 мм. Выбор размера фракции при устройстве одиночного шерохова­того слоя зависит от степени разрушения поверхности покрытия. Па уча­стках без признаков шелушения и при глубине шелушения до 5 мм при­меняют фракцию 5-10 мм, при глубине шелушения более 5 мм - фракцию 10-15 мм. При устройстве двойного шероховатого слоя для первой россыпи применяют фракцию 10-15 мм, для второй россыпи - фракцию 5-10 мм.

В качестве основного вяжущего материала при устройстве шероховатых покрытий методом поверхностной обработки используют:

Битумы марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, а также БМ 100/130;

Битумные эмульсии марок ЭБК-Б-65, ЭБК-Б-70, ЭБКМ-Б-65, ЭБКМ-Б-70.

Устройство шероховатых слоев методом поверхностной обработки вы­полняют летом в сухую погоду:

Для битумов при среднесуточной температуре воздуха не ниже 15 °С, или при среднесуточной температуре покрытия не ниже 22 °С ;

Битумных эмульсий при среднесуточной температуре воздуха не ниже 10 °С .

Технологический процесс устройства шероховатых слоев методом по­верхностной обработки включает три основных этапа:

Подготовительные работы;

Устройство шероховатого слоя износа;

Уход за шероховатым слоем износа.

Подготовительные работы . В подготовительный период выполняют:

Ограждение рабочей зоны и установку дорожных знаков для перево­да движения на объездной путь или перекрытия одной полосы;

Очистку покрытия от пыли и грязи;

Подгрунтовку покрытия.

Очистку поверхности покрытия производят механическими щетками с увлажнением сильно загрязненных мест. При использовании битумов в ка­честве вяжущего увлажненные места должны быть полностью высушены перед устройством

С применением различных материалов и машин

Рабочие операции, номера	Наименование материала
белый щебень с применением:	черный щебень с применением:	песчано-резино-битумная смесь
щебнерасп.	битумощеб-нерасп.	Втапли-вания в смесь
щебне-расп.	биту-мощеб-нерасп.
	+	+	+	+	-	+
2. Подгрунтовка покрытия автогудронатором жидким битумом при температуре 50-60 ° С	-	-	-	-	-	+
3. Розлив вязкого битума автогудронатором при температуре 140...150 о С по норме (1,0-1,3), (0,8-0,9) л/м 2	+	-	+	-	-	-
4. Подвоз щебня автосамосвалами 8 т: Белый щебень, Черный щебень – 120…140 ° С Песчано-резинобитумная смесь (150...160 ° С) и укладка асфальтоукладчиком	+ - -	+ - -	- + -	- + -	- + -	- - +
5. Подкатка свежеуложенной асфальтобетонной смеси верхнего слоя покрытия катком 6…8 т за 2…4 прохода	-	-	-	-	+	-
6. Укладка материала на верхний слой покрытия	+	-	+	-	+	-
7. Втапливание черного щебня в верхний слой покрытия при температуре 120-140 о С катком 6…8 т за 2…4 прохода	-	-	-	-	+	-
8. Подвоз и заправка цистерны битумо-щебнераспределителя горячим (160…180 ° С) вязким битумом	-	+	-	+	-	-
9. Розлив битума по норме (1,0…1,3), (0,8...0,9) л/м 2 и россыпь щебня	-	+	-	+	-	-
10. Подкатка верхнего слоя покрытия катком 6…8 т за 2…4 прохода	-	-	-	-	+	-
11. Уплотнение щебня катком 10 т за 4…6 проходов	+	+	+	+	-	+
12. То же за 12...18 проходов	-	-	-	-	+	-
13. Исправление мелких дефектов при формировании покрытия дорожными рабочими	+	+	+	+	+	+

Примечание. Розлив битума по норме 1…1,3 л/м 2 производится по фракциям белого щебня, а по норме 0,8...0,9 л/м 2 - по фракциям черного щебня.

Таблица 62

Технология устройства двойной поверхностной обработки покрытия с применением различных материалов и машин

Рабочие операции, номера	Наименование материала
белый щебень с применением	черный щебень с применением
щебнерасп.	битумо-щебнерасп.	щебнерасп.	битумо-щебне-расп.
1. Очистка от пыли и грязи верхнего слоя покрытия поливомоечной машиной из расчета 5...10 л/м 2	+	+	+	+
2. Первый розлив вязкого битума автогудронатором при температуре 140...160 ° С из расчета (1,4...1,6), (0,8...0,9) л/м 2	+	-	+	-
3. Подвоз щебня автосамосвалами 8 т: белый щебень, черный щебень - 120...140 °С	+ -	+ -	- +	- +
4. Укладка материала	+	-	+	-
5. Подвоз и заправка цистерны биту-мощебнераспределителя горячим (160...180 ° С) вязким битумом. Розлив битума из расчета (1,4...1,6), (0,8...0,9) л/м и россыпь щебня	-	+	-	+
6. Укатка первого слоя щебня катком 10 т за 4...6 проходов	+	+	+	+
7. Второй розлив вязкого битума автогудронатором при температуре 140...160 о С из расчета (0,8...0,9), (0,6…0,7) л/м 2	+	-	+	-
8. Подвоз щебня автосамосвалами 8 т. Вторая россыпь белого щебня	+	-	+	-
9.Подвоз и заправка цистерны биту-мощебнераспределителя горячим (160...180 ° С) вязким битумом. Второй розлив битума из расчета (0,8...0,9), (0,6…0,7) л/м 2 и россыпь щебня	-	+	-	+
10. Укатка второго слоя щебня катком - 10 т за 3...5 проходов	+	+	+	+
11. Исправление мелких дефектов при формировании поверхности покрытия 4 дорожными рабочими	+	+	+	+

Примечание. Расход битума (1,0...1,6), (0,8...0,9) л/м 2 предусмотрен для белого щебня, а (0,8...0,9), (0,6...0,7) л/м 2 для черного щебня.

Таблица 62

Недостатки и способы их устранения при устройстве поверхностной

Обработки покрытия

Вероятные недостатки	Причины их возникновения	Способы их устранения или предотвращения
Щебень отстает от покрытия и даже уносится колесами	Загрязненная или влажная поверхность покрытия, низкая температура битума при розливе	Восстановить поверхностную обработку помощью ручного гудронатора
Щебень сбрасывается на обочины при движении транспорта	Плохое сцепление битума с частицами щебня. Движение открыто рано, вяжущий материал не затвердел. Щебень с пыльной «рубашкой». Битум затвердел, с россыпью щебня опоздали	Исправить трудно. Следует применить черный щебень, укатать, а движение транспорта открыть на следующий день.
Поверхность покрытия затягивается битумом и теряет шероховатость	Избыточное количество битума	Дополнительная россыпь черного щебня при температуре воздуха более 15 ° С
На поверхности в отдельных местах образуются жирные пятна	Подтек вяжущего из распределителя автогудронатора	На небольших площадях битум счищают вручную горячими лопатами и засыпают одномерным щебнем. Под распределителем автогудронатора на стоянках следует устанавливать металлический поддон
Щебень при укатке раздавливается	Применен щебень слабых пород. Избыток щебня	Лишний щебень убрать до укатки. Участок дороги переделать щебнем требуемой прочности
Щебень сбрасывается с проезжей части продольными полосами	При розливе отдельные сопла распределителя автогудронатора не работают	Перед каждым розливом прочищать сопла распределителя. Пропуски заделать ручным гудронатором

Контроль качества работ

1. Проверяют температуру битума в каждом автогудронаторе.

2. Постоянно проверяют однородность и чистоту щебня, равномерность распределения битума и щебня на покрытии.

3. Не реже одного раза в смену проверяют сцепление вяжущего материала с поверхностью зерен щебня по ГОСТ 12801-84.

Глава 4. АВТОДОРОЖНЫЕ ВОДОПРОПУСКНЫЕ ТРУБЫ

Общие положения

Водопропускные трубы различают:

по материалу тела трубы - бетонные, железобетонные, металлические, полимерные;

по форме поперечного сечения - круглые, прямоугольные, овоидальные;

по числу очков в сечении - одно-, двух-, многоочковые;

по работе поперечного сечения - безнапорные (работающие неполным сечением на всем протяжении), напорные (работающие полным сечением на всем протяжении), полунапорные (работающие у входного оголовка полным сечением, а на остальной длине - неполным).

Отверстия труб на автомобильных дорогах следует принимать не менее:

1,0 м - при длине трубы не более 30 м;

0,75 м - при длине трубы не более 15 м;

0,50 м - на съездах при устройстве в пределах трубы быстротока.

На внутрихозяйственных дорогах можно применять трубы с отверстиями размером 0,5 м при их длине не более 10 м.

Толщина засыпки над звеньями или плитами труб до низа дорожной одежды принимается не менее 0,50 м.

Малые, средние автодорожные мосты и водопропускные трубы разрешается располагать на участках дорог с любым профилем и планом, принятым для данной категории дороги.

Трубы, как правило, устраиваются в безнапорном режиме и, как исключение, в напорном и полунапорном режимах для пропуска расчетного расхода воды (табл. 64).

Нельзя строить трубы при наличии наледей, ледохода, корчехода. На реках и ручьях, имеющих нерестилища рыб, трубы устраивают с разрешения инспекции рыбнадзора.

Возвышения бровки земляного полотна на подходах к трубам над расчетным уровнем воды следует принимать не менее 0,50 м, а для труб, работающих в напорном или полунапорном режиме, - не менее 1,0 м.

Способ поверхностной обработки наиболее широко применяют при строительстве слоев защитных и износа. Для этого по подготов­ленному основанию разливают вяжущее, затем рассыпают тонким слоем минеральный мелкозернистый материал и катками втапливания его в слой разлитого вяжущего. Постепенно под влиянием солнечной радиации вяжущее обволакивает весь минеральный ма­териал. Таким образом, заканчивается формирование слоя, кото­рый может служить и тонкослойным покрытием.

Поверхностная обработка может быть двойной и тройной, если указанные операции будут повторены. Толщина слоя одиночной поверхностной обработки 1,5-2,5 см, двойной достигает 3-4, трой­ной- 5 см. Число обработок зависит от типа и качества слоя, на котором устраивают поверхностную обработку, ее назначения.

Для лучшей связи поверхностной обработки с основанием или покрытием их тщательно очищают от пыли и грязи. Не всегда удается полностью удалить пыль и рыхлые продукты износа по­крытия, особенно на щебеночных и гравийных основаниях и покры­тиях. Чтобы эти пылеватые частицы не снижали сцепления поверх­ностной обработки со слоем, на который ее укладывают, предвари­тельно разливают вяжущее, т. е. делают подгрунтовку. Назначение этого розлива - связать пылеватые частицы и слегка пропитать слой, на котором будет уложена поверхностная обработка. Для подгрунтовки используют жидкие битумы, густеющие со средней скоростью (СГ15/25, СГ 25/40), медленногустеющие (МГ 25/40), каменноугольные дегти (Д-1, Д-2) и быстрораспадающиеся эмульсии.

Для поверхностной обработки с учетом дорожно-климатической зоны применяют нефтяные вязкие дорожные битумы БНД 200/300 и БН 200/300, БН 130/200 и БНД 130/200 и БНД 90/130 (ГОСТ 22245-76); нефтяные жидкие битумы (ГОСТ 11955-74), СГ 40/70, СГ 70/130 и СГ 130/200; каменноугольные дегти (ГОСТ 4661-76) и Д-5 и Д-6. Более вязкие материалы применяют в южных дорожно-климатических зонах, менее вязкие - в северных. Пригодны также прямые дорожные эмульсии, изготовленные на вязких битумах, при этом в северных климатических зонах, II и даже III желательноиспользовать только катионные эмульсии, вюжных можно и анионные. Каменноугольные дегти желательны в нижних слоях и совершенно не допустимы в верхних слоях в населенных пунктах.

В качестве минерального материала служит мелкий щебень (до 25 мм) высокопрочных горных пород (по износу И-1 и реже И-2), равноценные ему щебень из кислых доменных и сталеплавильных шлаков и дробленый гравий. Материал подбирают по крупности с учетом назначения и вида поверхностной обработки.

Если поверхностная обработка предназначена служить в каче­стве облегченных усовершенствованных покрытий и нижнего слоя двойной или тройном обработки, применяют щебень размерами О-15, 0-20 и 0-25 мм. На дорогах ІІ и III категорий для верхне­го слоя и одиночной поверхностной обработки используют щебень и дробленый гравий размерами 5(3) -10, 5(3) -15, 15-25 мм без высевок. Из такого материала получают плотные, но гладкие слон. Для строительства специальных поверхностных слоев износа по способу одиночной поверхностной обработки на усовершенствован­ных покрытиях применяю! однородный по размерам щебень 10 - 15, 15-20 или 20-25 мм.Крупные зерна должны отличаться от самых мелких не более, чем на 5 мм, за рубежом - не более, чем 2 мм (применяют щебень размерами 8-10, 10-12 мм), т. е. более одно­мерный с узкими пределами крайних размеров.

Требования к однородности материала по предельным разме­рам основаны на опыте службы поверхностной обработки. После окончания работ по устройству поверхностной обработки даже укатка не дает прочною объединенного слоя надо, чтобы все ще­бенки прочно прилипли гранями к разлитому вяжущему. При одно­родном щебне, рассыпаемом в один слой (рис. 86), этого можно

достигнуть. В разнородном материале всегда найдутся мелкие зер­на, которые будут сверху и не получат должного сцепления с биту­мом (рис. 87). Под воздействием касательных усилий колес авто­мобилей эти щебенки вырываются и вылетают в стороны, покрытие получается неровным и необходимы дополнительные, проводимые вручную, работы по их заметанию с обочин на покрытие. Вылетаю­щие из-под колес щебенки опасны, травмируют проезжающих и пе­шеходов, разбивают стекла у автомобилей. Поэтому на участках с законченной поверхностной обработкой ограничивают движение, ставя плакаты «Не превышать скорости 10(20) км - разобьешь стекло». Формирование поверхностной обработки, пока не переста­нет вылетать щебень, даже в сухую теплую погоду продолжается до 2 недель. Это вызывает на значительном протяжении дорог ограничение скорости, следовательно, снижение производительно­сти автомобильного транспорта. Поэтому стремятся ускорить фор­мирование поверхностной обработки, повышая эффективность вя­жущих, добавляя к ним минеральный порошок, активаторы (из­весть и цемент), ПАВ (каменноугольные, древесные, торфяные, буроугольные и сланцевые дегти и смолы, а также различные анион­ные и катионные добавки).

Добавка активаторов к щебню для улучшения сцепления его с вяжущим составляет 2-3% массовой доли. ПАВ добавляют в би­тум при его подогреве перед розливом; массовая доля их 5-15%. Расход битума соответственно сокращается. Улучшения сцепления достигают применением щебня, предварительно - обработанного вяжущим в установке. Для этого используют жидкие битумы СГ 70/130 и СГ 130/200, деготь Д-6 и дорожные эмульсии. Для облег­чения сцепления вяжущего с минеральным материалом в северных районах обязательно применение щебня, предварительно обрабо­танного битумом или дегтем в массовой доле 1,5-2%.

Работы по устройству поверхностной обработки проводят в су­хую теплую погоду. Температура воздуха при применении вязких битумов должна быть не ниже 15° С, жидких битумов и дегтей - не ниже 10° С, эмульсий - не ниже 5° С. Если используют обратную катионную эмульсию, в крайних случаях можно проводить поверх­ностную обработку при температуре от 0 до 5° С. При нижнем пре­деле температуры работы проводят весной с учетом того, что в даль­нейшем температура воздуха повысится. Осенью работы заканчи­ваются за 15-20 дней до наступления дождливого и холодного периода, когда температура воздуха становится ниже указанных пределов, чтобы формирование поверхностной обработки закончи­лось в год ее устройства. В целях сокращения расстояний перевоз­ки все материалы заготавливают и развозят заранее по базам, на которых имеются хранилища вяжущих, котлы для их подогрева и приготовления, склады для дополнительных материалов к ним, площадки для щебня. С учетом времени и источников получения материалов, в первую очередь вяжущих, базы располагают при станциях, на которые они поступают, вдоль дороги через определен­ное расстояние. Месторасположение баз устанавливают технико-экономическими расчетами с тем, чтобы расстояния перевозки осо­бенно автогудронаторами, не превышали 20 - 25 км.

Организация работ по устройству поверхностной обработки тре­бует проведения подготовительных работ, которые включают орга­низацию битумных баз и складов, подготовку дороги (ограждение рабочей зоны, установку дорожных знаков и подготовку основа­ния). Основанию придают поперечный профиль, соответствующий требуемому профилю покрытия или слоя износа в готовом виде. При этом могут потребоваться ремонтные работы по заделке разру­шенных мест и укладке местных выравнивающих слоев. Перед на­чалом этих работ основание тщательно очищают от грязи и пыли щеточными и поливо-моечными машинами. Но после этого основа­ние необходимо осушить дорожными сушилками и разогревателями инфракрасного излучения или выждать, пока вода испарится под влиянием солнечной радиации.

Очистку от пыли проводят установками, сдувающими ее в сто­рону, там где это возможно, или, наоборот, всасывающими пыль. Когда нет уверенности в беспыльности основания, производят под-грунтовку с расходом вяжущего в пределах 0,5 - 0,6 л/м 2 . Если ав­тогудронатор не может обеспечить такую норму розлива, применя­ют эмульсии. Эмульсию, содержащую 50% вяжущего, разливают в количестве 1 - 1,2 л/м 2 , что после испарения воды составит 0,5 - 0,6 л/м 2 вяжущего.

После того как подгрунтовка загустеет (лучше на следующий день), приступают к основным работам. Доставленное автогудронатором вяжущее для основного слоя разливают полосами. При работе с автогудронатором производительность рассчитывают по формуле (в т/смену):

где Т - продолжительность смены, ч; К в - коэффициент ис­пользования времени (0,85 - 0,9);А - вместимость автогудронато­ра, т; L - расстояние доставки вяжущего, км; V 1 и V 2 - скорости движения соответственно груженого и порожнего автогудронатора, км/ч; t н - время пребывания автогудронатора на базе, ч; t р - вре­мя на розлив вяжущего, ч (примерно 0,1 - 0,2 ч на 1 т вяжущего).

Для того чтобы равномерно распределить вяжущее и избежать его излишков в отдельных местах, применяют автоматы, которые обеспечивают постоянство расхода материала на единицу поверх­ности покрытия или основания. Расход вяжущего на 1 м 2 обрабаты­ваемой поверхности определяют (в л/м 2):

где Q - расход вяжущего, протекающего по главному трубо­проводу, л; B- ширина полосы розлива, м; V - скорость движения автогудронатора, м/мин.

Учитывая, что В за время опорожнения одного гудронатора остается постоянной, можно считать, что количество вяжущего, приходящегося на 1 м 2 , пропорционально . Система расходомера ХАДИ основана на использовании логометра, измеряющего соотношение двух токов, один из которых пропорционален расходу вяжущего, другой - скорости автогудронатора. Логометр показы­вает удельный расход вяжущего, а его шкала может быть проградуирована в л/м 2 . При движении автогудронатора на определен­ной скорости V, требуемой для заданного соотношения , трубо­провод подает в единицу времени Q вяжущего. При изменении ско­рости немедленно изменяется размер подачи.

Расход вяжущего при одиночной обработке в зависимости от размера минерального материала и назначения составляет от 1 до 2 л/м 2 . Для шероховатых слоев износа на усовершенствованных покрытиях расход не должен превышать 0,5-0,7 л/м 2 , с тем чтобы после окончания формирования слоя битум не выступал на поверх­ность. Автогудронатор Д-61А проводит розлив в количестве 0,3- 0,7 л/м 2 . Если автогудронатор не может обеспечить такую норму, то для получения тонкого слоя вяжущего сзади автогудронатора укрепляют резиновую гладилку, которая равномерно распределяет вяжущее, а излишки сдвигает на соседнюю полосу. Если нельзя обеспечить минимальную норму розлива вяжущего, применяют до­рожные эмульсии.

Расход вяжущего на основной розлив зависит от назначения и толщины поверхностной обработки, размера минерального мате­риала. Расход вяжущего увеличивается при одной и той же толщи­не слоя с уменьшением крупности зерен, а также при применении малопрочного, способного к размельчению при укатке. Для устрой­ства поверхностной обработки на изношенных усовершенствован­ных или переходных (щебеночных) покрытиях расход вяжущего увеличивается на 10%.

Во время розлива вяжущее должно обладать текучестью, чтобы равномерно распределиться по поверхности слоя и лучше обвола­кивать зерна минерального материала. В целях повышения удобообрабатываемости и временного понижения вязкости минеральные материалы подогревают.

При выходе из автогудронатора вяжущее в зависимости от его вида и марки должно иметь рабочую температуру:

Рабочая температура, °С

БНД 200/300, БН 200/300 .............................................................. 80-130

БНД 130/200, БН 130/200 ...........………………………………140-160

БНД 90/130, БН 90/130 ...........………………………………150-170

МГ 40/70, СГ 40/70 .............………………………………………..60-70

МГ 70/130, СГ 70/130 ......................................................................80-90

МГ 130/200, СГ 130/200 .................................................................90-100

Д-5 . . . ..........................................................................80-90

Д-6 . . . ..........................................................................90-120

Рис. .88. Схема разбивки сменной захватки на участки розлива битума и органи­зации работ с автогудронатором:

1- места остановок автоцистерны для заправки автогудронатора битумом (позиции I, І и ІІІ) ; 2 - разбивка оси покрытии (через 25 м); 3 - сигнальные флажки в конце участка роз­лива; 4 - места защитного слоя; 5 - автогудронатор в неполной позиции перед розливом битума. Цифры в кружках - порядковый номер участка розлива.

При введении ПАВнаибольшая температура нагрева вязких битумов не должна превышать 140°С.

Вяжущее разливают автогудронатором сразу на всю ширину проезжей части. При необходимости пропуска движения работы ведут по половинам проезжей части. Длину участка основного роз­лива назначают из расчета, чтобы объем разливаемого вяжущего за один проход автогудронатора равнялся вместимости его цистер­ны. В среднем при ширине 7-7,5 м длина участка (захватки), на котором устраивают поверхностную обработку, должна быть 500-800 м. Перед розливом регулируют рабочие органы автогудронато­ра (распределительные трубы и сопла, насос для подачи битума) с расчетом равномерного расхода вяжущего по заданной норме. Количество вяжущего, разливаемого автогудронатором на 1 м 2 , за­висит от работы насоса и скорости движения. Поэтому скорость ав­тогудронатора при розливе должна быть строго равномерной - не более 7-8 км/ч.

В начале и конце участка, когда автогудронаторы набирает ско­рость и тормозит, может возникать неравномерное распределение вяжущею. Поэтому в начале и конце участка на протяжении 2-3м покрытие закрывают толем, плотной бумагой или песком слоем 1-2 см. После окончания розлива защитные материалы убирают. На участках с продольным уклоном во избежание растекания вя­жущего розливпроизводят при движении автогудронатора на подъем.

На рис. 88 показана схема разбивки сменной захватки на участ­ки розлива битума и организации работы автогудронатора. Немед­ленно после розлива рассыпают минеральный материал; при при­менении эмульсин - не ранее как через 3-5 ч. Для россыпи при­меняют самоходные щсбнеукладчики и распределители каменной мелочи. Целесообразно использовать навесные к автомобилям-са­мосвалам распределители ящичного типа, которые навешивают сза­ди кузова. Автомобиль-самосвал подходит к полосе разлитого вяжущего задним ходом, опрокидывается кузов и постепенно мате­риал высыпается в бункер распределителя, из которого материал ровным слоем поступает на разлитое вяжущее. Автомобиль-само­свал движется задним ходом со скоростью до 10 км/ч по уже рас­сыпанному щебню.

Движение автомобилей по разлитому вяжущему недопустимо, так как оно будет прилипать к колесам, чем нарушится сплошность пленки и слой обработки не сформируется.

Для облегчения работ все автомобили-самосвалы, доставляю­щие щебень, должны иметь подвесные распределители. Если их не­достаточно, после россыпи материала бункерный распределитель оставляют на козлах в конце обработанного участка. Новый груже­ный автомобиль подъезжает к козлам и прицепляет распредели­тель.

Промышленность выпускает самоходные на колесном шасси рас­пределители минерального материала ДС-49, при работе с которы­ми производительность достигает 75 м 3 /ч.

Расход минерального материала зависит от его размера и же­лаемой толщины слоя. Для одиночной обработки расход составит:

Расход, м 2 /10П м 2

Щебень размером до 5 мм …....................................................... 0.55-0.6

» » » 10-25 мм........................................................................1.2-3.0

При двойной обработке расход колеблется от 1,8 до 4.5 м 3 на 100 м 2 поверхности, при тройной от 4,5 до 6,5 в зависимости от размера щебня, выбираемого для каждого слоя.

Прикатку минерального материала производят за 2-3 прохода катка с гладкими вальцами массой 5-8 т, а для одноразмерного щебня достаточно 1-2 проходов по одному следу. Задача прикатки - прижать щебень к вяжущему и распределить его по поверхно­сти основания.

Уход за поверхностной обработкой состоит в наметании сбро­шенных зерен, исправлении сухих мест и углублений, в добавке вя­жущего, а в места с излишком вяжущего - добавке мелкого щебня.

При двойной и тройной обработках отпадает необходимость в подготовке ранее уложенного слоя. В сухую жаркую погоду, ког­да есть уверенность в быстром формировании слоя, последующие слои можно укладывать один за другим. Иногда предпочитают пу­стить движение по первому слою, чтобы выявить слабые места, их исправить и после этого укладывать последующие слои. При двой­ной и тройной обработках щебень должен быть разного размера. Например, для первого слоя 15-20 мм, для второго 10-15 и для третьего, самого верхнего 5-10. Соответственно расход битума ме­няется. Если для первого розлива 1-1,4 л/м 2 , для второго 1 -1,2, для третьего 0,8-1. При устройстве одиночной поверхностной обра­ботки на усовершенствованном покрытии для достижения шерохо­ватой поверхности необходим минимальный розлив вяжущего - 0,5-0,8 л/м 2 . Битум не должен выступать на поверхность покрытия. Его должно хватить только для обволакивания щебня на 2 /з его высоты.

Строительство поверхностной обработки для получения особо шероховатых и износостойких слоев износа возможно с применением специальных острогранных материалов, желательно светоотражающих, например, дробленого стекла, фарфора и т. п.

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

Поверхностные обработки используются:

• либо как профилактический слой, который закрывает и предохраняет в плохую погоду основные конструктивные слои дорожных покрытий от преждевременного разрушения;
• либо как слой износа, подверженный стиранию в процессе движения, предохраняя наилучшим образом структуру дороги. Такому слою требуется только периодическое обновление для придания структуре дороги ее первоначальных качеств;
• либо как верхний слой дорожного покрытия с характеристиками шероховатости, обеспечивающими сцепление и хорошее дренирование поверхностных вод, приводящими к значительному понижению порога аквапланирования и создающими, благодаря повышенному удельному давлению, хорошее сопротивление формированию гололеда.

Кроме технических преимуществ, поверхностные обработки имеют достаточно конкурентоспособную стоимость по сравнению с комплексом верхних слоев дорожных одежд, используемых в этих случаях.

Существует много различных способов устройства поверхностных обработок, из которых в настоящей статье рассматривается лишь один – использование для этой цели фракционного щебня и различных органических вяжущих, в том числе эмульгированных.

Чтобы создать поверхностную обработку, соответствующую представленным требованиям, необходимо при ее устройстве соблюдать несколько принципиальных положений:

• использовать вяжущее, которое прочно и надолго соединяется с поверхностью покрытия или основания. Это соединение называется парой «вяжущее – основа»;
• каменный материал должен быть прикреплен к покрытию или основанию, а каждая щебенка должна быть прочно соединена с соседними. Это взаимодействие называют парой «вяжущее – щебень»;
• количество вяжущего должно быть достаточным, чтобы покрыть пленкой каждую щебенку на необходимую высоту и заполнить все микротрещины покрытия, но не быть избыточным, чтобы не выступать на поверхность щебеночного слоя. Это основной принцип дозировки и распределения вяжущего;
• каменный материал должен быть чистым, обладать высокими физико-механическими свойствами (прочностью, морозостойкостью, сопротивлением истиранию и др.), иметь определенные формы и размеры. Это основные требования к каменным материалам;
• количество каменного материала должно быть достаточным, чтобы создать нужную структуру поверхности, но не быть излишним, чтобы избежать необходимости удаления его. Это принцип дозировки и распределения каменного материала;
• каждая щебенка должна занять наиболее стабильное положение, а все вместе должны создавать сплошной монолитный слой с шероховатой поверхностью. Это основной принцип уплотнения.

Таковы основные принципы обеспечения высокого качества поверхностной обработки. Кроме того, есть ряд дополнительных условий:

• все работы по устройству поверхностной обработки должны быть выполнены в наиболее благоприятных условиях погоды. Это принцип назначения сроков выполнения работ;
• до начала работ должны быть решены все организационные вопросы, касающиеся поставки материалов, подготовки машин и оборудования. Это принцип организации работ;
• в процессе работ должны строго выполняться требования к технологии производства работ и качеству применяемых материалов. Это принцип организации контроля качества.

Поверхностные обработки с использованием фракционированного щебня устраивают преимущественно на участках дорог с опасными и затрудненными условиями движения на дорогах I – III категорий.

В зависимости от типа и состояния покрытия поверхностные обработки могут быть одиночными и двойными; на цементобетонных покрытиях – только двойными.

Требования к материалам

Щебень

Щебень поверхностной обработки воспринимает и передает на нижележащие слои нагрузку от автомобилей, служит слоем износа и обеспечивает сцепление между дорогой и колесами автомобилей.

Каменный материал, применяемый для устройства поверхностной обработки, должен обладать высокими физико-механическими свойствами, такими как прочность, морозоустойчивость, сопротивление удару и износу (истиранию), хорошей прочностью сцепления с вяжущим и т.д. Соответствие горной породы вяжущему определяют путем испытания в лабораторных условиях на прочность сцепления.

Рис. 1. Влияние формы щебенок на стабильность их положения

Форма щебенок должна быть как можно ближе к кубической, чтобы обеспечить устойчивое положение на поверхности покрытия. Яйцевидная форма щебенок, так называемая форма «колумбового яйца», не имеет стабильного положения. Плоские плитки и щебенки в виде вытянутой иглы хрупки и плохо укладываются в покрытие (рис. 1).

Щебень поверхностной обработки должен быть очень чистым, что обуславливает его тщательную мойку во время производства. Наличие глины, даже в очень слабых пропорциях, весьма нежелательно: глина крайне гидрофильна, и сильное разбухание, которое происходит при наличии воды, приводит к тенденции разрыва связки «вяжущее – щебень».

Правильно выбранная форма и размер щебенок формируют шероховатость поверхностной обработки, обеспечивают снижение шума в салоне автомобиля при движении.

Прицепной битумощебнераспределитель БЩР-375 совместного производства ОАО «Строммашина» и фирмы Breining (Fayat Group), Германия

Важное значение имеет выбор размера щебня. Установлено, что размеры щебня порядка 10–15 и 15–20 мм вызывают довольно высокий уровень шума в салоне автомобиля и мешают прослушиванию музыки при скорости движения более 130 км/ч. Исходя из этого, отдают предпочтение поверхностной обработке из щебня фракций 5–10 мм.

Еще один фактор, который необходимо учитывать при назначении требований к размеру щебня, состоит в исключении возможности разбития лобовых стекол автомобилей щебенками, вылетающими из-под колес автомобилей при движении с высокой скоростью. Использование мелкозернистого щебня позволяет почти полностью решить эту проблему.

Для устройства поверхностных обработок применяют щебень марки не ниже 1200 по ГОСТ 8267-82 из трудношлифуемых изверженных и метаморфических горных пород для автомобильных дорог I и II категорий, марки 1000 – для дорог III категории и марки не ниже 800 – для дорог IV категории, фракций 5–10, 10–15, 15–20 мм (допускается применение щебня фракций 5–15 и 10–20 мм при условии обеспечения коэффициента сцепления) преимущественно кубовидной формы зерен (зерна пластинчатой формы составляют не более 15%); содержание пылеватых, глинистых и илистых частиц в щебне не должно превышать 1% массы. Выбор фракции щебня производят в зависимости от твердости дорожного покрытия.

Вяжущее

При устройстве поверхностной обработки в качестве вяжущих используют вязкие битумы, битумы с добавками дегтей, битумы и дегти с добавками полимеров, битумные эмульсии.

Вяжущее обеспечивает гидроизоляцию покрытия, приклеивание каменного материала к покрытию или основанию и соединение щебенок в единый слой.

Марку битума выбирают по ГОСТ 22245-90 с учетом дорожно-климатической зоны: для I – БНД 90/130 и БНД 130/200, для II и III – БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БН 60/90, БН 90/130 и БН 130/200, для IV и V – БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90 и БН 90/130 .

Битум должен выдерживать испытание на сцепление со щебнем, используемым для устройства поверхностной обработки. При неудовлетворительном сцеплении битума со щебнем следует использовать добавки соответствующих ПАВ или производить предварительную обработку щебня дегтем или смесью битума с дегтем.

Применяемые каменноугольные дегти должны иметь марку Д-5, Д-6 или Д-7 по ГОСТ 4641-80 и использоваться на автомобильных дорогах не выше III категории. На участках дорог, проходящих по населенным пунктам, применение каменноугольных дегтей не разрешается.

При устройстве поверхностной обработки с использованием эмульсий применяют преимущественно катионные битумные эмульсии класса ЭБК-1, ЭБК-2, отвечающие требованиям ГОСТ 52128. В условиях III – IV дорожно-климатических зон и при благоприятных погодных условиях во II зоне допускается применение анионных эмульсий класса ЭБА-1, ЭБА-2. Эмульсии должны выдерживать испытание на сцепление пленки вяжущего со щебнем.

При устройстве поверхностной обработки на катионных битумных эмульсиях используют необработанный органическим вяжущим щебень, на анионных эмульсиях – преимущественно черный щебень.

При устройстве поверхностной обработки на дорогах с интенсивностью движения свыше 3000 авт/сут., с движением преимущественно грузовых автомобилей, также в районах с резко континентальным климатом применяют битум и деготь с добавками полимеров. Дегтеполимерное вяжущее используют на дорогах не выше II категории.

Различают несколько видов поверхностных обработок, каждая из которых имеет свою сферу наиболее эффективного применения (рис. 2).

Рис. 2. Виды поверхностных обработок

1. Однослойная поверхностная обработка с однократным распределением вяжущего и щебня . Применяется для создания шероховатой поверхности и слоя износа дорожной одежды с достаточной прочностью. Это самый распространенный вид шероховатой поверхностной обработки, наиболее подходящий для всех видов движения. Чаще всего она устраивается из щебня фракций 5–10 мм.
2. Однослойная поверхностная обработка с двойным распределением щебня . На слой нанесенного вяжущего сначала рассыпают крупную фракцию щебня (например, 10–15 или 15–20 мм), прикатывают катком, а затем рассыпают более мелкую фракцию щебня (например, 5–10 мм) и уплотняют. Применяется на дорогах с интенсивным движением и высокой скоростью движения. Такая поверхностная обработка способствует улучшенной герметичности покрытия, устранению мелких неровностей и деформаций, лучше распределяет усилия от колес автомобилей. Особенно эффективно такая обработка работает на хорошем жестком основании.
3. Двухслойная поверхностная обработка . На первый слой разлитого вяжущего рассыпают крупную фракцию щебня и уплотняют. Затем разливают второй слой вяжущего, рассыпают более мелкую фракцию щебня и окончательно уплотняют. Применяется на покрытиях с недостаточной прочностью, при наличии сетки трещин, ямочности, колей, при высокой интенсивности движения, т.е. 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.
4. Поверхностная обработка типа «сэндвич» . На покрытие рассыпают щебень более крупной фракции, затем распределяют вяжущее, рассыпают щебень мелкой фракции и уплотняют. Структура получаемого слоя поверхностной обработки сравнима с однослойной поверхностной обработкой, устроенной путем розлива вяжущего и двойной россыпью щебня. Такая поверхностная обработка рекомендуется при неоднородном по ровности покрытии для его выравнивания и некоторого усиления. Применяется на дорогах второстепенного, местного значения.

При выборе способа устройства поверхностной обработки покрытий необходимо учитывать ее назначение, условия движения на дороге, климатические условия района строительства, показатель твердости дорожного покрытия, наличие материалов и средств механизации.

Технология производства работ

Существует два способа устройства поверхностных обработок:

• традиционный – с раздельным распределением материалов;
• способ с синхронным распределением вяжущего и щебня.

Традиционный способ

Работы по устройству одиночной поверхностной обработки традиционным способом с использованием битумов, дегтебитумов, битумо- и дегтеполимерных вяжущих производят в следующем порядке:

• розлив вяжущего;
• распределение щебня;
• укатка;
• уход в период формирования.

Работы по устройству двойной поверхностной обработки производят в такой последовательности:

• подготовка поверхности (очистка от пыли и грязи) и ремонтные работы;
• первый розлив вяжущего;
• первая россыпь щебня;
• укатка;
• второй розлив вяжущего;
• вторая россыпь щебня (между первой и второй россыпью щебня допускается перерыв не более 3–5 суток);
• укатка;
• уход в период формирования.

Очистку покрытия от пыли и грязи выполняют механическими щетками, наиболее загрязненные участки промывают с помощью поливомоечной машины.

Струны щеток, какова бы ни была их природа (нейлон, сталь), должны быть в хорошем состоянии и достаточно жесткими, чтобы обеспечить эффективное соскабливание.

В случаях, когда старое покрытие не удается полностью очистить от пыли и грязи, оставшихся в мелких трещинах и впадинах, его необходимо подгрунтовать путем розлива жидкого битума по норме 0,3–0,5 л/м 2 или битумной эмульсией с расходом 0,5–0,8 л/м 2 .

Розлив вяжущего производят автогудронатором. Для равномерного розлива вяжущего необходимо обеспечить бесперебойность действия сопел, равномерность работы насоса и требуемую скорость перемещения гудронатора.

Сопла должны быть теплоизолированы и оснащены устройством обогрева, позволяющим поддерживать или обеспечивать определенную температуру вяжущего.

В зависимости от выбранного вяжущего и от ширины обрабатываемой поверхности водитель определяет, с помощью элементов регулировки гудронатора (номограмма, вычислительный диск, программирование), необходимое соотношение между скоростью передвижения и количеством оборотов насоса, который определяет дозирование вяжущего на покрытии. Во время осуществления распределения соотношение между скоростью автомобиля и количеством оборотов насоса поддерживается постоянным, путем, либо автоматического слежения, либо непосредственного считывания шофером показаний тахометра и счетчика оборотов.

Во время розлива температура битума марок БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90 и БН 90/130 должна составлять 150–160° C; марок БНД 130/200 и БН 130/200 – 100–130° C; температура полимерно-битумного вяжущего – 140–160° C; дегтеполимерного вяжущего – 100–110° C.

Распределение щебня производят самоходным щебнераспределителем, автомобилем-самосвалом с навесным приспособлением или другим механизмом, обеспечивающим быстрое и равномерное распределение щебня. Кузов всех этих механизмов должен быть плоским и без локальных деформаций. Высота сброса щебня должна быть небольшой, чтобы обеспечить более однородное распределение заполнителя на покрытии. Автощебнераспределители могут быть оснащены системой гидравлического расширения, позволяющей изменять без остановки рабочую ширину от 2,50 до 4 м.

Щебень распределяют непосредственно после розлива вяжущего слоем в одну щебенку и укатывают катком 6–8 т за 4–5 проходов по одному следу.

Уплотнение поверхностной обработки покрытий обеспечивает укладку щебня и его закрепление на покрытии. Пневматические шинные уплотнители великолепно обеспечивают эти функции. Они приспосабливаются к неровностям дороги и не дробят щебень.

В течение первых дней эксплуатации необходимо осуществлять уход за формирующимися слоями. Незакрепившийся щебень должен быть удален с покрытия не позднее чем через 1 сутки после открытия движения. Скорость движения автомобилей ограничивают 40 км/ч и регулируют по ширине проезжей части.

Выброшенный лишний щебень подбирается очистительными машинами-сборщиками, очистительными машинами и втягивающими машинами. Оснащенные различными щетками и всасывающими соплами, они оборудованы сборными емкостями для мелкозернистого материала, который они поднимают. Эти всасывающие механизмы представляют большой прогресс в технологии поверхностных покрытий, поскольку они позволяют значительно снизить самый большой вред от загрязнения: битье ветровых стекол автомобилей после возобновления движения.

Поверхностную обработку с использованием битумных эмульсий выполняют в следующем порядке:

• подготовка поверхности (очистка от пыли и грязи) и выполнение в случае необходимости ремонтных работ;
• смачивание поверхности водой (в жаркую сухую погоду);
• розлив эмульсии по покрытию в количестве 30% нормы;
• распределение щебня в количестве 70% нормы;
• розлив оставшейся эмульсии (70%);
• распределение оставшегося щебня (30%);
• укатка;
• уход в период формирования.

Температуру и концентрацию эмульсии устанавливают в зависимости от погодных условий. При температуре воздуха ниже 20° C рекомендуется применять эмульсию с температурой 40–50° C и концентрацией битума 55–60%. Подогрев эмульсии до указанной температуры следует производить непосредственно в автогудронаторе в процессе транспортирования к месту работ. При температуре воздуха выше 20° C эмульсию применяют в холодном состоянии, а концентрацию битума можно снизить до 50%.

Распределение щебня осуществляют таким образом, чтобы щебень распределялся не далее 20 м от автогудронатора, разливающего эмульсию.

Уход за поверхностной обработкой с применением битумных эмульсий выполняется так же, как и при использовании битума. При использовании анионных эмульсий движение автомобилей открывается не ранее чем через 1 сутки после окончания работ.

Технология поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня

Основным отличием новой технологии устройства поверхностной обработки является синхронное, практически одновременное распределение вяжущего и россыпь щебня (рис. 3).

Рис. 3. Поверхностная обработка с синхронным распределением материалов

При устройстве поверхностной обработки традиционными методами разрыв во времени между распределением вяжущего и россыпью щебня лимитируется временем остывания горячего битума и может достигать 1 часа.

При синхронном распределении вяжущего и щебня разрыв между этими операциями не превышает 1 сек, что существенно сказывается на повышении качества поверхностной обработки, как при использовании в качестве вяжущего горячего битума, так и битумной эмульсии.

Повышение качества при использовании в роли вяжущего горячего битума объясняется тем, что за столь короткий промежуток времени битум не успевает остыть и сохраняет жидкую консистенцию и высокую клеящую способность. В результате битум хорошо проникает в микропоры щебня и покрытия, обволакивает каждую щебенку и прочно приклеивает их к покрытию и одну к другой.

Уплотнение уложенного слоя также происходит при горячем состоянии битума, что обеспечивает максимальный эффект уплотнения.

При использовании в роли вяжущего битумной эмульсии высокое качество поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня объясняется тем, что за столь короткий промежуток времени распад эмульсии только начнется, и эмульсия в жидком состоянии заполнит все микропоры щебня и покрытия, покроет каждую щебенку тонким слоем вяжущего и обеспечит возможность хорошего уплотнения слоя поверхностной обработки.

Синхронное распределение решает все проблемы организации и координации работ, возникающие при асинхронном распределении, поскольку при каждой остановке в распределении щебня автоматически прекращается и распределение вяжущего. Существенно сокращаются простои из-за климатических условий и повышается производительность работ. Это важно при использовании вяжущих высокой вязкости, но особенно важно при работе в неблагоприятных погодных условиях.

Синхронное распределение вяжущего и щебня благоприятно сказывается на формировании сопряжения между вяжущим и щебнем, что гарантирует высокие эксплуатационные характеристики поверхностной обработки, уменьшает риск неудачи работ из-за разницы температур основания и вяжущего, а также из-за наличия сухих тонкодисперсных фракций при устройстве поверхностных обработок с использованием эмульсий.

Опыт показывает, что высокий уровень качества поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня позволяет добиться поразительных результатов, когда тонкий слой щебня и вяжущего выдерживает интенсивное воздействие колес автомобилей в течение 10–15 лет.

Таким образом, синхронное распределение вяжущего и щебня с временем задержки в 1 секунду является самым важным нововведением в практике поверхностной обработки за последние 20 лет.

Для реализации идеи поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня фирма SECMAIR разработала и выпускает широкую номенклатуру битумощебнераспределителей различной производительности, а также других машин для содержания и ремонта дорожных покрытий с использованием щебня, обработанного битумом или битумной эмульсией.

Выпускаемые машины могут работать при движении передним ходом или при движении задним ходом (рис. 4).

Рис. 4. Принципы работы машин для поверхностной обработки

Учитывая значительный интерес российских дорожников к внедрению технологии поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и битума, французская фирма SECMAIR и ГУП Саратовский научно-производственный центр «Росдортех» создали в г. Саратове совместное производство машин типа Chipsealer.

В 1999 г. начат выпуск следующих машин:

• Chipsealer-40 . Это высокопроизводительное оборудование, предназначенное для устройства шероховатых поверхностных обработок в больших объемах. Оборудование Chipsealer-40 монтируется на базе полуприцепа Caizer и обладает полностью автономной системой энергообеспечения. За один цикл загрузки кузова щебнем позволяет выполнять поверхностную обработку на полосе шириной 3,75 м длиной до 800 м за 10 минут.
• Chipsealer-26 выполнен на базе российского полуприцепа СЗАП – 9905. В качестве автомобиля-тягача могут использоваться седельные тягачи МАЗ и КамАЗ. Имеет такие же характеристики, как и Chipsealer-40, но меньшие габариты кузова для щебня и резервуара для вяжущего.
• Chipsealer-19 – предназначен для выполнения ремонта дорожных покрытий и устройства шероховатых поверхностных обработок в небольших объемах.

Машины типа «Стоппер»

Применяются для сдерживания эрозии покрытия на ранней стадии путем устройства местной поверхностной обработки на участках шелушения и выкрашивания покрытия, появления мелких трещин, сетки трещин, мелких выбоин и колей. Машина имеет на одном шасси емкость для вяжущего, кузов для щебня, грейферный ковш для загрузки щебня в кузов и распределительные устройства для нанесения битума и щебня (рис. 5).

Еще одним отличием является наличие у «Стоппера» уплотняющего блока из 8 пневматических гладких колес, которые при помощи 4 гидравлических домкратов опускаются на поверхность в рабочее положение и поднимаются вверх в транспортное положение. Это особенно важно для ускоренного формирования ремонтного слоя в холодном и влажном климате. В сухом и жарком климате указанное формирование происходит под действием движущегося транспорта, и необходимость в уплотняющем блоке отпадает. Кроме того, «Стопперы» приспособлены для проведения локального ремонта с применением поверхностной обработки.

Машины для устройства поверхностной обработки

Для устройства поверхностной обработки традиционным способом, т.е. с раздельным распределением вяжущего и щебня, используют автогудронаторы и распределители щебня.

Автогудронаторы различают и выбирают по:

• вместимости цистерны (грузоподъемности);
• ширине распределения вяжущего; при этом, как правило, выбирают ширину распределения равной ширине полосы движения дороги или на 5–10 см меньшую.

Распределители щебня различают по:

• вместимости (емкости) бункера для щебня;
• ширине распределения щебня; при этом, как правило, ширину распределения щебня принимают равной ширине распределения вяжущего;
• типу хода (движения): прицепные и навесные базовые машины. Как правило, в качестве базовых машин для прицепных и навесных распределителей щебня используют автомобили-самосвалы.

Для устройства поверхностной обработки методом синхронного (одновременного последовательного) распределения вяжущего и щебня используют битумо-(эмульсие)-щебнераспределители.

Битумощебнераспределители различают по:

• ширине обработки, т.е. по соответствию (кратности) этого параметра ширине проезжей части автомобильной дороги;
• емкости (вместимости) бака для вяжущего и бункера для щебня;
• методу загрузки щебнем, т.е. использованию специальных загрузочных машин для загрузки щебня в бункер или специального самозагрузочного оборудования.

На рис. 6 представлены графики выработки (в тыс. м 2) всех трех типов машин: автогудронаторов, распределителей щебня и битумо-(эмульсие)-щебнераспределителей при норме розлива битумной эмульсии в 1,4 и 2,1 л/м 2 и норме распределения щебня в 10,0 и 15,0 кг/м 2 . В зависимости от ширины розлива вяжущего и распределения щебня на рис. 6 представлены также выработка в пог. м полосы обработки.

Представленные графики с учетом величин вместимости бака для вяжущего и бункера для щебня и битумощебнераспределителей показывают, что вместимость бака для вяжущего обеспечивает значительно большую выработку, чем вместимость бункера для щебня. Таким образом, бункер для щебня должен быть заполнен несколько раз для обеспечения выработки вяжущего. Соотношение выработок по вяжущему и щебню для различных битумощебнераспределителей колеблется от 2,0 до 9,5 . Поэтому значительное влияние на сменную выработку (производительность) оказывает метод загрузки щебня.

Совместная работа автогудронатора и прицепного щебнераспределителя ЗАО «Бецема», загружаемого из самосвала

При загрузке щебня в бункер щебнераспределителя (без самозагрузки) на базе с использованием одноковшового фронтального погрузчика или крана с грейфером (челюстным ковшом), т.е. с двойным пробегом от места работы до базы и обратно, затраты времени на одну загрузку составляют от 40 минут до 1 часа 20 минут.

При загрузке щебня в бункер битумощебнераспределителя на месте работ с использованием самозагрузки или с использованием автомобиля-самосвала с краном-манипулятором, оснащенным грейфером, затраты времени на одну загрузку составляют от 10 до 15 минут.

При загрузке щебня в бункер битумощебнераспределителя с самозагрузкой из приемного бункера, расположенного сзади машины и загружаемого из автомобиля-самосвала, даже при остановке битумощебнераспределителя, затраты времени на одну загрузку составляют от 2 до 6 минут.

При расчете загрузка вяжущего совмещена с загрузкой щебня, т.е. производится через две–девять загрузок щебня, скорость движения битумощебнераспределителя принята равной 4 км/ч = 1,1 м/сек = 66 м/мин., ширина распределения принята равной 3 м, коэффициент использования по времени принят равным 0,8 (при загрузке на базе) и 0,6 (при загрузке на дороге), что связано с необходимостью и большой сложностью ритмичной подачи материалов, применением дополнительных машин (автомобилей-самосвалов, автобитумовозов).