Записки нефтяника и не только. (mechanismone) wrote,
Записки нефтяника и не только.
mechanismone

Categories:

Как ремонтируют бетонные дороги в Америке?

...


Сегодня мы в сами будем делать заплатку в бетонной дороге по-американски. После укладки кабельного коллектора открытым способом наша с вами задача восстановить железобетонное покрытие парковочной площадки, которое было демонтировано для прокладки траншеи. Это довольно простая задача, с которой можно справиться за несколько дней.



В Америке большинство парковок сделаны из железобетона. Такие парковки намного более целесообразны в эксплуатации в сравнении с асфальтовым покрытием. Асфальтовое покрытие в теории может прослужить 25 лет, но это только в теории. На практике же уже через 3-5 лет асфальт приобретает серьезные трещины, и если должного ухода нет, то эти трещины превратятся в ямы. Через 5-7 лет, даже при должном уходе, асфальт потребует первых заплаток. Железобетон в свою очередь не требует ухода, а трещины в бетоне легко контролируются.

Поэтому в долгосрочном плане, согласно, к примеру, исследованием Ассоциации Бетонных Покрытий штата Миннесота, железобетонные покрытия экономят от 13 до 28% расходов бюджета из-за отсутствия ремонта, а бюджет ухода за покрытием сокращается на 75%. Средняя продолжительность жизни асфальта, согласно тому же исследованию, составляет 15.5 лет, а бетона – 27.5 лет. К слову сказать, я специально посидел и почитал исследования из штата Минессота, а не из Техаса, потому как в комментариях есть довольно много любителей покричать, что бетон в холодных условиях ведет себя ужасно, - да нет, не ведет, если его правильно уложить. В южном климате бетон живет еще дольше.
Но это все теория, а мы же вернемся к ремонту парковочной площадки.

Первом делом необходимо подготовить грунтовое основание, потому как именно оно возьмет на себя всю нагрузку. В связи с тем, что у нас была открытая траншея - она засыпается естественным грунтом, после чего уплотняется ковшом экскаваторa. Замечу, что такой фокус пройдет только при использовании тяжелой техники, 45-ти тонный экскаватор вполне справляется с этой задачей.
После того как траншея засыпана, лишний грунт убран, и площадка приведена в порядок, мы приступаем к трамбовке подушки основания. Подготовка подушки очень важна, потому как если плохо подготовить грунт, под давлением и весом он продолжит осадку, что повлечет за собой деформацию покрытия, трещены и провалы.

...

Толщина всей подушки – полметра. Сначала трамбуется 15 сантиметров естественного грунта. Для этого используется ручные виброплиты. В связи с ограниченным пространством и малой площадью работ применение полноразмерного катка-вибратора нецелесообразно.
Плотность естественного грунта должна составлять как минимум 95% от максимальной, которая определяется в лаборатории. Стоить отметить, что для достижения такой плотности почва должна иметь определенную влажность, поэтому перед работами почву нужно увлажнить, если стоит жаркая погода. В процессе уплотнения каждого слоя подушки лаборанты замеряют плотность грунта и процент содержания влаги в нем.

Следующий слой подушки это еще 15 сантиметров песка, перемешанного с цементом. 1 тонна песка имеет в себе 7% цемента, и оптимальное содержание влаги для достижения плотности в 100%. Такое покрытие способно выдерживать нагрузку в 25 кг на кв. сантиметр. Эта подушка естественно также уплотняется вибраторами.

Затем мы приступаем в отсыпки третьего слоя подушки. Толщина этого слоя составляет 20 сантиметров. Этот слой состоит из крошенного известняка с большой объемной долей, которые полностью способны заполнить простраство, начиная от фракций диаметром 45 мм и до 75 нанометров. Так же в известняк добавляется 4% цемента и вода, для создания 100% плотности. Такое покрытие способно выдерживать давление до 60 кг на кв. сантиметр. С увеличением объема добавляемого цемента увеличится и прочность подушки, например, при 12% цемента проектная прочность подушки составит уже 125 кг на кв. сантиметр, но нам столько не нужно.

После трех подушек мы укладываем тонкий слой битума. Те, кто читал мои записки про дороги часто видели упоминание тонкого слоя асфальта под бетоном. В данном случае был использован битум, а на оригинальном сечении четко виден слой асфальта под бетоном и дополнительный слой геотекстиля между асфальтом и бетоном. Этот момент может многих запутать, поэтому остановлюсь тут, и объясню немного подробнее.

...

Зачем нужен тонкий слой асфальта перед укладкой бетона? Это нужно по нескольким причинам.
Во-первых, если бетон укладывается сразу на абсолютно плотную известняковую подушку, то формируется адгезия между бетоном и подушкой, проще говоря - бетон прилипает к подушке. Из-за такой связи при формировании трещин в подушке – они будут передаваться и на бетон.
Во-вторых, с температурой бетон будет расширяться и сжиматься, а значит будет его горизонтальное смещение. Бетон не может полноценно перемещаться по грунту, опять же, из-за сформированной адгезии между грунтом и бетоном. С асфальтом адгезия у бетона очень плохая, т.е. плиты бетона могут свободно менять свой объем с изменением окружающей среды и двигаться.
Третья причина по которой нужен асфальт - это гидроизоляция. Через швы в бетоне к подушке будет просачиваться вода, асфальт будет отводить ее от подушки. Слой геотекстиля так же используется как дополнительная водная мембрана, отводящая воду от подушки.

Любопытный зритель может спросить, тогда почему же я не использую асфальт и геотекстиль, а ограничиваюсь лишь тонким слоем битума? Дело в том что в данном конкретном случае мы работаем на парковке, с очень малой интенсивностью легковых машин, траншея находилась на краю парковки на хорошей, не водной, почве. В дополнение к этому траншея находится посреди панели бетона, т.е. заплатка будет перемещаться с панелью, в которой она залита, а не сама по себе. И в добавок, на всякий случай, заплатка имеет дополнительные термические швы. Таким образом, нужно обеспечить лишь отсутствие адгезии между бетоном и подушкой, и обеспечить гидроизоляцию. Битум с этой целью справится без проблем.

Если бы траншея находилась где-то посередине парковки или же шло восстановление дороги с постоянным потоком автомобилей, или же, если бы мы меняли полностью всю плиту, а не делали бы заплатку в плите - использовать битум было бы нельзя.

Ну а для тех, кому интересна теория, скажу, что Департамент Транспорта Техаса при строительстве любых бетонных дорог требует использовать мембрану из асфальта при укладке бетона, между подушкой и бетонным покрытием для препядствия формирования адгезии между бетоном и подушкой, т.е. для свободного перемещения плит бетона с изменением температуры. Рекомендованная минимальная толщина такой мембраны составляет 2.5 см. При этом использование геотекстиля, уложенного напрямую на почву вместо асфальта, в качестве такой мембраны, запрещено. Кстати, кому интересна теория Российская, советую почитать СНИП 139-80, довольно интересный документ, хоть и старый, в котором содержится много интересных мыслей в правильном направлении относительно укладки бетонных дорог.

Следующий шаг – подготовка арматуры. В связи с тем, что мы ремонтируем демонтированное покрытие внутри уже существующей панели бетона, нам прежде всего нужно привязать нашу заплатку к уже существующему бетону. Делается это за счет гладких нержавеющих связующих стыковых штырей. Для их монтажа по периметру заплатки сверлятся отверстия на глубину 23-х сантиметров с шагом один метр. Диаметр штырей составляет – 4 сантиметра, а общая длина, соответственно, 46 сантиметров. Штыри крепятся в отверстиях за счет эпоксидной смолы. Зачем это надо? Эти штыри будут равномерно распределять нагрузку между панелями когда колесо автомобиля пересекает границу панелей. Без них края панели очень быстро начнут скалываться и проваливаться.

В свою очередь также стоит не забывать, что штыри позволяют бетонным плитам свободно двигаться, т.к. только один край штыря закрепляется при помощи эпоксидки. На вторую сторону штыря перед заливкой надевается пластиковый чехол, благодаря которому мертвого стыка между плитами нет. В бюджетном варианте один край штыря можно намазать солидолом, и так сойдет.

Затем собирается обычная сетка из арматуры. По сути дела арматура в бетонном покрытии особо не нужна, тем не менее она применяется для контроля трещин. Сетка собирается из арматуры номер 16, при шаге около метра. Между собой арматура связывается проволокой. Сетка арматуры поднимается на пластиковых подкладках примерно на середину толщины бетонной плиты. В нашем случае толщина бетонной плиты составляет 28 сантиметров.

Следующий шаг, - заливка бетона. Применяется низкопрочный бетон марки чуть выше, чем M250. Заливка бетона вполне стандартная, ничего необычного. В процессе заливки бетон активно вибрируется, воздух в смеси совершенно не нужен, он ослабляет прочность бетона, так что выгоняем его. Вторая задача вибрации бетона - улучшить его вязкость и текучесть.

После заливки поверхность бетона затирается механическими и ручными гладилками. В процессе заливки лаборанты так же возьмут пробы бетона в форме цилиндров, для проверки прочности бетона. Цилиндры пойдут под пресс через 3 и 7 дней.

В местах будущих усадочных деформационных швов, которые будут пропилены чуть позже дисковой пилой с алмазным диском, на обратной стороне плиты бетона укладыватеся пластиковая подкладка. Главное, про нее не забыть. Пилится бетон обычно через 4 или 8 часов после заливки, или на следующий день. Затем пропиленные швы будут заполнены герметиком. Задача этих пропилов - контроль трещин в бетонном полотне.
На этом все, парковка восстановлена и готова к службе. Осталось подождать 7 дней, это даст достаточно времени бетону для набора первоначальной прочности, все почистить и сделать разметку.

Ну а совсем скоро - асфальтовая заплатка по-американски, сравним с бетонной и посмотрим как все делается.



Подписывайтесь на мой секретный Instagram.

Дополнительная информация для размышления:
1. Pavement Manual, Daniel L. Stacks, 2019.
http://onlinemanuals.txdot.gov/txdotmanuals/pdm/manual_notice.htm
2. Краткая суть исследования штата Миннесоты.
http://www.concreteisbetter.com/wp-content/uploads/2013/06/Concrete-vs-Asphalt.pdf
3. ВСН 139-80 Инструкция по устройству цементобетонных покрытий автомобильных дорог.
https://znaytovar.ru/gost/2/VSN_13980_Instrukciya_po_ustro.html
4. ГОСТ 33100 Дороги общего пользования.
http://docs.cntd.ru/document/1200123907
5. Concrete Pavement Design, Construction, and Performance, Norbert Delatte, 2008.
6. Система расчета дорожных одежд, К.А.Перова, А.В.Скворцов, Е.Е.Рукавишникова, 2010.
Tags: Дороги, Как это устроено, Строительство
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 15 comments