Покрытия, построенные с применением органических вяжущих материалов

Поверхностная обработка старых неравномерно изношенных цементобетонных покрытий, поверхность которых сильно загрязнена маслами, задерживает износ, частично выравнивает поверхность покрытия и повышает его шероховатость.

К повышению шероховатости необходимо стремиться при поверхностной обработке  покрытия любого типа. Безопасность автомобильного движения требует возможно более высокого сцепления между колесами автомобиля и покрытием.

Особенно ощутимо положительное  значение шероховатой поверхности  покрытия при высоких скоростях  движения (80 км/час и выше).

В отдельных случаях путем многократной (осуществляемой 4-5 раз и более) поверхностной  обработки можно повышать прочность  существующих дорожных одежд. Постепенно наращиваемая суммарная толщина  слоев достигает 4-6 см и более. При  такой толщине слой износа становится конструктивным слоем, который по своим  транспортно-эксплуатационным и прочностным качествам может быть приравнен к покрытию из плотной битумоминеральной или дегтеминеральной смеси.

Разновидностью поверхностной  обработки является также устройство весьма тонких (0,2-0,5 см) слоев для  кратковременной защиты покрытий от внешних воздействий.

Такими слоями из тонкой пленки вяжущего, засыпанной мелким минеральным материалом, в частности, защищают недостаточно сформировавшиеся под укаткой покрытия из плотных битумоминеральных и дегтеминеральных смесей, асфальтобетона или дегтебетона при постройке их осенью, когда низкая темпера туги препятствует быстрому доуплотнению и окончательному формированию покрытия под движением.

2. Поверхностная обработка

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.

3. Виды поверхностных обработок

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.

4. 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.

Технология производства работ

Существует два способа  устройства поверхностных обработок:

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

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.