Во Франции норма расхода битума для поверхностной обработки на старых покрытиях принята равной 10% расхода щебня. Из них 8% идет на обеспечение связи щебенок между собой и с основанием и 2% — на герметизацию мелких трещин в старом покрытии (табл. 21.4).
Таблица 21.4 Расход щебня и битумной эмульсии при устройстве поверхностной обработки на старом покрытии во Франции
|
Принципиальный подход к назначению нормы расхода щебня состоит в том, чтобы его было достаточно для создания плотного каменного скелета, а количество вяжущего назначается из условия, что вяжущее должно обеспечить обволакивание всех щебенок на высоту 2/3 размера щебенок и герметизацию старого покрытия.
Организация работ по устройству поверхностной обработки. Поверхностную обработку устраивают обычно летом в сухую погоду при температуре воздуха не ниже 15 °С. Допускается выполнять работы при температуре воздуха 5 °С весной и 10 °С осенью.
При использовании в качестве вяжущего битумной эмульсии поверхностную обработку можно устраивать на влажном покрытии и при небольшом дожде.
При использовании в качестве вяжущего горячего вязкого битума все работы должны быть выполнены за время, пока температура битума не опустилась ниже допустимой по загустеванию битума.
При распределении битума температура должна поддерживаться:
— для вязких битумов марок БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90 и БН 90/130 в пределах 150.160 °С;
— марок БНД 130/200 и БН 130/200 в пределах 100.130 °С;
— полимербитумных вяжущих в пределах 140.160 °С.
Температуру и концентрацию эмульсии устанавливают в зависимости от погодных условий следующим образом:
— при температуре воздуха ниже 20 °С эмульсия должна иметь температуру 40.50 °С (при концентрации битума в эмульсии 55.60%). Подогрев эмульсии до такой температуры осуществляется непосредственно автогудронатором;
— температуре воздуха ниже 20 °С эмульсия (при концентрации битума в эмульсии 50%) может иметь такую же температуру, но не менее.
Для прочного сцепления вяжущего с обрабатываемым покрытием следует обеспечить его чистоту. Очистку покрытия выполняют непосредственно перед началом поверхностной обработки. При сухой жаркой погоде покрытие увлажняют (0,5 л/м2) непосредственно перед основным розливом эмульсии. Температура и концентрация эмульсии устанавливаются в зависимости от погодных условий: при температуре воздуха ниже 20 °С применяют эмульсию с концентрацией битума 55.60% и температурой 40.50 °С; при температуре воздуха выше 20 °С подогревать эмульсию не надо и концентрацию битума можно уменьшить до 50%. Вязкость эмульсии должна быть в пределах 15.30 с.
Распределение эмульсии и щебня может производиться раздельно и синхронно. При раздельном распределении первоначально эмульсию разливают в количестве 30% нормы и рассыпают 70% нормы щебня. Сразу после этого разливают остальное количество эмульсии (70%) и распределяют оставшийся щебень. Щебнераспределитель должен двигаться как можно ближе к автогудронатору и рассыпать щебень перед собой. Уплотнение (самоходные катки на пневмоходу или с обрезиненными вальцами совершают четыре-пять проходов со скоростью до 5 км/ч) начинается с момента начала распада эмульсии и заканчивается в момент его окончания. При синхронном распределении эмульсия и щебень попадают на покрытие с интервалом времени не более 1 с. При таких условиях эмульсия успевает до начала распада заполнить поры покрытия и щебня и тем самым создать благоприятные условия для последующего уплотнения поверхностной обработки.
Основной розлив вяжущего производят, как правило, по одной половине проезжей части или на ширину одной полосы движения в один прием без пропусков и разрывов.
Если можно организовать движение транспортного потока в объезд, розлив вяжущего и распределение щебня целесообразно выполнять на всю ширину проезжей части одновременно или с небольшим уступом. Это позволит избежать образования продольных шов в поверхностной обработке.
При определении длины сменной захватки и подборе состава машин необходимо исходить из того, что все работы по распределению битумной эмульсии и щебня и по уплотнению должны быть закончены за время распада эмульсии, который легко определить визуально по внешнему виду, когда коричневый цвет эмульсии сменится темным.
Распределение щебня необходимо выполнять как можно быстрее после розлива вяжущего, поэтому щебнераспределитель должен идти сразу за гудронатором.
Распределители щебня бывают самоходными или навесными на автомобилях-самосвалах.
В любом случае распределитель щебня работает по схеме «от себя», т.е. так, чтобы его колеса двигались по уже распределенному щебню, а не по слою вяжущего. Для этого автомобиль с навесным распределителем движется задним ходом.
Общий состав основного звена машин для поверхностной обработки состоит из машины для очистки покрытия от пыли и грязи, автогудронатора, распределителя щебня (одного или двух), звена катков и машины для подметания лишнего щебня. Уплотнение начинают сразу после распределения щебня сначала средним катком за два-три прохода по одному месту со скоростью 10.15 км/ч, а затем тяжелым катком не менее чем по два-три прохода по одному месту. Лучшие результаты получают, когда для уплотнения применят самоходные катки на пневматических шинах.
В процессе уплотнения необходимо учитывать особенности устройства различных видов поверхностных обработок.
Простые поверхностные обработки с двойным распределением щебня уплотняют только после второго распределения щебня. Оба слоя должны очень быстро укладываться друг за другом, а последующее уплотнение производиться очень интенсивно пятью проходами катка по одному следу.
При поверхностных обработках типа «сэндвич» первый слой щебня также не уплотняется и уплотнение начинается после распределения второго (верхнего) слоя щебня.
При двойных обработках уплотнение начинается после первого распределения щебня. Затем немедленно укладывается и уплотняется второй слой.
Уход за поверхностной обработкой. После уплотнения катками и завершения распада эмульсии открывают движение по поверхностной обработке. В течение первого периода, который составляет от 3 до 10 сут., необходимо обеспечить движение автомобилей со скоростью не более 40 км/ч, чтобы щебень не вылетал из-под колес и не мог разбить стекла автомобиля. Лишний щебень в первые дни регулярно убирают сметающими или всасывающими машинами.
В течение нескольких дней битум под действием тепла и движущегося транспорта поднимется и покроет все щебенки тонким слоем, придав поверхности однородный цвет.
Поверхностная обработка с синхронным распределением вяжущего и щебня. Качество поверхностной обработки во многом зависит от надежности работы системы «вяжущее — щебень» и «щебень — вяжущее — основание».
Опыт эксплуатации поверхностных обработок показал, что наиболее эффективно это взаимодействие, когда вяжущее заполняет зону контакта между смежными щебенками на высоту h, которая должна быть равна 2/3 высоты щебенки, т.е.
h = 2AD,
где h — высота слоя вяжущего в зоне контакта смежных щебенок, мм; D — размер щебенки по высоте, мм.
Установлено, что до 80% дефектов поверхностной обработки составляют отделение и выкрашивание щебенок вследствие недостаточной связи в зоне их контакта.
Надежное сопряжение щебенок друг с другом происходит за счет выдавливания вяжущего в зазоры между щебенками и дальнейшего продвижения вверх по законам капиллярного поднятия. Высота этого поднятия зависит от размеров зазоров между щебенками и вязкости вяжущего (рис. 21.6). Вяжущее с невысокой вязкостью в капиллярах образует глубокий мениск и поднимается на большую высоту, обволакивая щебенку тонким слоем (см. рис. 21.6, а). Вяжущее с высокой вязкостью не позволяет образоваться мениску, поднимается на не
большую высоту, оставляя значительную часть щебенок без пленки вяжущего (см. рис. 21.6, б).
|
Рис. 21.6. Варианты сопряжения щебня с покрытием: а — при нормальном поднятии битума с образованием высокого мениска; б — при недостаточном поднятии битума без образования мениска
В процессе эксплуатации связи между такими щебенками ослабляются и они отделяются от покрытия, что приводит к выкрашиванию.
Чтобы уменьшить вязкость битума в процессе устройства поверхностной обработки, его подогревают и распределяют при температуре 140...160 °С. Однако разлитый по поверхности покрытия горячий битум толщиной пленки 0,5...2,0 мм очень быстро остывает. При этом его вязкость также быстро увеличивается и к моменту распределения щебня может достичь значительной величины.
Высококонцентрированные битумные эмульсии тоже обладают сравнительно высокой вязкостью, и поэтому их перед распределением рекомендуется подогревать до 50.70 °С. Кроме того, в битумной эмульсии после распределения начинается процесс быстрого распада, до окончания которого щебень уже должен быть распределен.
Таким образом, на качество поверхностной обработки большое влияние оказывает период времени t от розлива вяжущего до распределения щебня (рис. 21.7).
Рис. 21.7. Интервал времени между распределением вяжущего и щебня |
При обычном асинхронном распределении вяжущего и щебня, когда вяжущее распределяется автогудронатором, а щебень идущим за ним на расстоянии 10.100 м и более щебнераспределителем, про
межуток времени t составляет от 5 с при очень четкой работе машин до 10 мин. и более при небольших задержках с распределением щебня. В связи с этим задача сокращения периода между распределением вяжущего и щебня является задачей повышения качества и долговечности поверхностной обработки.
Эта задача успешно решена в технологии устройства поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня.
Для этого созданы комбинированные машины и оборудование для распределения вяжущего и щебня с интервалом времени всего в 1 с. Для поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня в России применяют машины БЩР-375 и битумощеб- нераспределители саратовского ФГУП «Росдортех» типа «Чипсилер- 40» и «Чипсилер-26». Производительность работы указанных машин составляет 3.6 км/ч.
Машина состоит из емкости для вяжущего с подогревом, кузова для щебня, системы распределения вяжущего, щебнераспределителя и специальной консоли (площадки) оператора с пультом автоматизированного управления рабочими органами машины и процессом распределения. Кузов автомобиля разделен поперечными перегородками, позволяющими расходовать щебень частями. Система распределения вяжущего состоит из плоскоструйных форсунок, расположенных на одной поперечной балке на расстоянии 10 см одна от другой с общей шириной распределения до 4 м. Вяжущее из форсунок распределяется под давлением в виде мельчайших частичек и покрывает покрытие тонким равномерным слоем. Каждая форсунка имеет автономное включение и выключение, что обеспечивает возможность гибкого регулирования ширины распределения вяжущего (битума или битумной эмульсии).
Щебнераспределитель оригинальной конструкции позволяет распределять фракции размером от 2 до 20 мм слоем в одну щебенку. Для лучшего формирования рассыпанный щебень необходимо немедленно уплотнить катками на пневматических шинах или катками с об- резиненными вальцами.
21.3. Поверхностные обработки с полимерным вяжущим
Полимерные вяжущие позволяют создавать прочный, водонепроницаемый, шероховатый слой поверхностной обработки и этим увеличивать срок службы ее и покрытия, на которое она уложена. Из-за высокой стоимости полимерных вяжущих их пока широко не применяют для строительства покрытий, поэтому они нашли применение для защитных слоев и слоев износа по способу поверхностной обработки. В настоящее время многие полимерные материалы применяют для строительства шероховатых слоев износа, что позволяет быстро открыть дорогу для движения.
наиболее экономично и эффективно комплексное вяжущее, составленное путем добавки к битуму полимерного материала, например резиновой крошки или полимерной смолы. Работами МАДИ доказана эффективность применения в качестве добавки к битуму резиновой крошки, поливинилхлорида (ПВХ). Добавка 2.7% ПВХ настолько повышает эффективность сцепления, что уже через 2.3 сут. можно не ограничивать движения. ПВХ — белый порошок, добавляемый к битуму в котел; после их смешивания получают комплексное вяжущее.
В Великобритании и других странах применяют способ «шелл- грипп», при котором укладывают преимущественно на цементо- и асфальтобетонных покрытиях слои толщиной около 5 мм. Вяжущее состоит из смеси эпоксидной смолы со смолой другого вида на основе битума, перемешиваемых в пропорции 1:1. Полученное вяжущее характеризуется быстрым твердением, придает слою прочность и эластичность. Минеральным материалом служит материал, синтезированный из кальцинированного боксита (обычно используемого как огнеупорный материал) размером 1.3 мм. Он обладает большей износостойкостью и шероховатостью, чем каменные материалы. Расход вяжущего составляет 1,25.1,5 кг/м2, минерального материала — 5.6 кг/м2. В США на основе эпоксидной смолы применяют комплексные вяжущие под фирменными названиями «гуардкот» и «редкот», которые распределяют автогудронаторами.
на основании лабораторных и опытных работ СоюздорнИИ предлагает эпоксидное вяжущее следующего состава: эпоксидная смола ЭД-5 или ЭД-6 — 100 частей по массе; пластификатор дибутилфта- лат — 20.25 частей, отвердитель полиэтиленполиамин — 8.10 частей. Расход вяжущего составляет 100 г/м2. В качестве минерального материала применяют промытый, высушенный песок или высевки твердых горных пород. Минеральный материал в количестве 0,8.1 кг/м2 рассыпают через 5.10 мин после распределения вяжущего, вдавливают в вяжущее катком, прокатываемым вручную.
Так как перемешивание и распределение эпоксидного вяжущего затруднительны из-за его вязкости и токсичности, во Франции выпускаются передвижные смесители, подающие и распределяющие вяжущее через шланг под высоким давлением. В США предложена машина в виде прицепа к тягачу, которая имеет хранилища для компонентов эпоксидного вяжущего, дозатор для выделения порции каждого из них в мешалку, периодически выдающую небольшие порции вяжущего.
21.4. Устройство шероховатого слоя износа методом втапливания щебня
Одним из высокоэффективных и экономичных способов создания прочного, шероховатого и износостойкого слоя, особенно на дорогах с интенсивным движением грузовых автомобилей и автомобилей с шипами, является способ втапливания щебня.
Втапливание щебня — это способ устройства шероховатого слоя износа путем укладки тонким слоем песчаной или мелкозернистой малощебенистой асфальтобетонной смеси типа В или Д, ее предварительного уплотнения, немедленного распределения прочного щебня слоем в одну щебенку и вдавливания (втапливания) его катками в слой све- жеуложенного асфальтобетона. Толщина слоя асфальтобетона должна быть не менее 3 см (рис. 21.8).
|
3 4 5 |
Рис. 21.8. Схема втапливания щебня в слой уложенной асфальтобетонной смеси: 1 — нижний слой асфальтобетонного покрытия; 2 — разлитое вяжущее; 3 — асфальтобетонная смесь для верхнего слоя; 4 — рассыпанный одномерный щебень; 5 — щебень после уплотнения, втопленный в асфальтобетонную смесь |
Щебень, который втапливают в асфальтобетонную смесь, должен быть приготовлен из прочных (I...II класс прочности), износостойких и малошлифующихся изверженных и метаморфических горных пород или аналогичных им по качеству шлаков. Используется одномерный щебень размерами 10.15, 15.20 или 20.25 мм, обработанный битумом с расходом 1.1,3% массы щебня.
Обработка щебня вяжущим осуществляется в асфальтобетонном смесителе при температуре: 140.170 °С с использованием битумов
БНД 60/90 и БНД 90/130; 110.160 °С с использованием битумов СГ 130/200, МГ 130/200; 80.120 °С с использованием битумов СГ 70/130, МГ 70/130. Вяжущее должно полностью обволакивать щебень и не стекать с него. Целесообразно осуществлять обработку щебня вспененным битумом. Для повышения сцепления вяжущего с щебнем используются ПАВ.
Температура нагрева щебня и вяжущего при смешении зависит от марки последнего, температуры и влажности воздуха (табл. 21.5). При большей влажности и холодной погоде необходимо придерживаться верхних пределов температуры вяжущих.
Таблица 21.5 Температура нагрева щебня и вяжущего при их смешении
|
Лучшие результаты по качеству шероховатого слоя достигаются при втапливании горячего черного щебня в горячий асфальтобетон. Такая технология возможна при наличии одного смесителя для приготовления черного щебня и другого смесителя для приготовления асфальтобетона. Возможно втапливание холодного черного щебня в горячий асфальтобетон, при этом щебень должен обрабатываться вяжущим заблаговременно (например, в зимний период).
Щебень и вяжущее тщательно дозируют. Щебень, обработанный вяжущим, при применении его горячим сразу после приготовления доставляют к месту строительства и укладывают на покрытие. Холодный щебень можно хранить до 4.8 мес. на складе. Применение горячего щебня повышает качество шероховатого покрытия, но требует более высокой культуры труда.
Слои износа по способу втапливания щебня применяют при строительстве новых покрытий, при реконструкции, усилении и ремонте любых типов капитальных и переходных покрытий.
При строительстве асфальтобетонного покрытия немедленно после распределения смеси асфальтоукладчиком рассыпают щебень с последующим уплотнением смеси и одновременным втаплива-
нием щебня. Щебень распределяют самоходным распределителем или распределителем, работающим на прицепе к асфальтоукладчику (рис. 21.9). Для погрузки в бункер распределителя доставляемого автомобилями-самосвалами щебня применяют ковшовые погрузчики.
Рис. 21.9. Технологическая последовательность строительства покрытия с втапливанием в него щебня распределителем на прицепе к асфальтоукладчику: 1 — автомобиль-самосвал; 2 — асфальтоукладчик; 3 — щебнераспределитель; 4 — каток. |
При реконструкции, усилении или ремонте покрытий для применения способа втапливания предварительно подготавливают старое покрытие, как для поверхностной обработки.
Технология работ включает следующие операции (рис. 21.10):
1) очистку покрытия от пыли и грязи, ямочный ремонт, заливку трещин, устранение неровностей;
2) подгрунтовку, т.е. розлив жидкого битума или битумной эмульсии с расходом соответственно 0,3...0,5 л/м2 или 0,5...0,8 л/м2;
3) укладку малощебенистой или песчаной асфальтобетонной смеси слоем 2.4 см и предварительное уплотнение трамбующим брусом асфальтоукладчика. Эта операция производится, когда подгрунтовка впитается или загустеет;
4) немедленное распределение щебня слоем в одну щебенку при помощи щебнераспределителя с боковой загрузкой или с загрузкой его грейферным погрузчиком из самосвала, идущего сбоку от щебнераспределителя. Расход щебня зависит от размера фракции:
• щебень фракции (5.10) мм — (0,9...1,1) м3/100 м2;
• щебень фракции (10.15) мм — (1,1...1,2) м3/100 м2;
• щебень фракции (15.20) мм — (1,2...1,4) м3/100 м2.
Во время распределения щебня температура уложенной смеси на покрытии должна быть не менее 90.110 °С для горячих смесей и 60.80 °С для теплых;
5) втапливание щебня за один-два прохода легких катков и немедленная укатка средними и тяжелыми катками на пневматическом ходу при постепенном повышении скорости их движения от 2 до 15 км/ч.
<-------------- 1 2 3 4 5 6
Рис. 21.10. Основные технологические операции по устройству шероховатого слоя износа методом втапливания: 1 — подготовительные работы; 2 — подгрунтовка; 3 — укладка и предварительное уплотнение смеси; 4 — распределение щебня; 5 — втапливание щебня и укатка; 6 — старое покрытие |
Число проходов катков и продолжительность укатки устанавливают в зависимости от толщины уложенного слоя, типа смеси и ее температуры и температуры окружающего воздуха. Так, при толщине слоя 4 см и температуре воздуха 20 °С число проходов средних катков составляет четыре-пять, а тяжелых — восемь — десять.
В результате уплотнения щебенки втапливаются в слой асфальтобетона на 0,8...0,9 своей высоты и образуют вместе с асфальтобетонной смесью монолитный слой с шероховатой поверхностью. Такая конструкция слоя называется «щебень в обойме».
Срок службы слоя износа из втопленного щебня составляет шесть — десять лет при интенсивном и тяжелом движении.
В Австрии, Венгрии и ряде других стран применяется другая технология устройства шероховатого слоя износа методом втапливания. Отличие состоит в составе асфальтобетонной смеси, степени ее предварительного уплотнения. Смесь состоит из щебня, полученного путем дробления мелкого гравия с размером щебенок до 15 мм в количестве 35.40%, песка — около 55%, минерального порошка — 8% и модифицированного битума с пенетрацией 50 — около 8%.
Горячую асфальтобетонную смесь укладывают толщиной 3,5.4 см и сразу уплотняют вибробрусом асфальтоукладчика до степени уплотнения 0,85. Немедленно на горячий слой распределяют слоем в одну щебенку черный щебень фракций 12.20 мм с расходом 10.12 кг/м2 и втапливают гладковальцевыми вибрационными катками.
Щебень для втапливания получают дроблением прочных гранитных пород и обрабатывают его в установке модифицированным вязким битумом пенетрацией 30.40 с расходом 1% массы щебня. При этом щебень нагревают до 220 °С, а битум до 180 °С.
После перемешивания обработанный щебень охлаждают водой и используют для втапливания. В результате получают плотный, очень прочный и шероховатый слой износа с высокими сцепными качествами.
Эти слои отличаются большей шероховатостью и значительно большим сроком службы, чем слои износа, построенные по способу поверхностной обработки с применением тех же вяжущих и минеральных материалов.
21.5. слои износа и защитные слои с применением эмульсионноминеральных смесей
Для строительства слоев износа и защитных слоев дорожных покрытий широкое применение получили холодные эмульсионноминеральные смеси различного состава. В зависимости от конкретного состава, технологии применения в различных странах эти смеси называют литыми эмульсионно-минеральными смесями (ЛЭМС), «сларри сил», литым холодным микроасфальтом, рапид-асфальтом и др. Достоинство этих слоев состоит в сравнительно простой технологии устройства, малого расхода материалов, высокой производительности при укладке, небольших помехах для движения транспорта по участку, где идет строительство.
Литые эмульсионно-минеральные смеси состоят из минеральных материалов (щебня, песка, минерального порошка), водного раствора ПАВ и катионной битумной эмульсии. В зависимости от гранулометрического состава ЛЭМС подразделяются на щебеночные и песчаные. Щебеночные рекомендуется устраивать на участках с затрудненными и опасными условиями движения дорог I и II категории; песчаные — на участках с легкими и затрудненными условиями движения дорог III.IV категории. Минеральная часть ЛЭМС подбирается по принципу плотных смесей. Щебеночная фракция 5.10 или 5.15 мм должна состоять из камня изверженных и метаморфических пород по прочности не ниже 1200. Песчаная фракция от 0,1 до 0,5 мм должна состоять из дробленного песка или смеси природного и дробленого песка в соотношении 1: 1. Минеральный порошок из карбонатных пород должен содержаться в смеси в таком объеме, чтобы общее количество частиц мельче 0,071 мм в смеси составляло 5.15%. В качестве вяжущего используется катионактивные битумные эмульсии классов ЭБК-2 и ЭБК-3, содержащие 50.55% битума (табл. 21.6).
Количество компонентов, % веса Рекомендуемые составы ЛЭМС
|
Расход битумной эмульсии в пересчете на битум составляет 7.9%. Количество ПАВ в водном растворе зависит от его вида (четвертичные соли аммония — 0,1...0,6%, адгезионная битумная присадка БП-3 — 0,5...1,0% к массе воды). Расход воды предварительного смачивания составляет ориентировочно 5.12% массы минеральных материалов. Его уточняют в лаборатории и корректируют на месте приготовления ЛЭМС с учетом влажности минеральных материалов и их температуры. Время распада эмульсии в ЛЭМС должно составлять 40.120 с. Распад эмульсии должен произойти немедленно после распределения смеси на поверхности покрытия. Приготовление и распределение ЛЭМС осуществляются специальной однопроходной машиной (рис. 21.11).
Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 28 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
