Бетонные дороги имеют широкое применение за границей. В России данная технология пока не так популярна. Связано это с тем, что укладка асфальта гораздо дешевле, чем бетонированная магистраль. Но с годами цены на эти два вида дорожного полотна постепенно уравниваются. Бетонирование применяют для строительства магистралей, аэродромов, мостов и многого другого. Укладывают материал с помощью специальных машин, потому что своими руками это делать тяжело и долго.

Преимущества и недостатки бетонных дорог

Бетонирование имеет как преимущества, так и недостатки. Оно превосходит асфальтирование по многим показателям. Преимущества таких дорог:

• Достаточно прочные и не нуждаются в ремонте. Бетонное покрытие служит больше сорока лет и не нуждается в частом ремонте, а асфальт может послужить максимум десять лет, при этом каждый год нужно его ремонтировать.
• Транспорт расходует меньше топлива. Данное преимущество связано с тем, что при движении машин с большим грузом бетонная дорога не деформируется, и транспорту надо на двадцать процентов меньше топлива для передвижения.
• Устойчивы к экстремальным погодным условиям. На них не влияют сильные дожди либо сильно высокие (низкие) температуры воздуха.
• Сохранение экологии. Поскольку транспорт тратит меньше топлива для передвижения, то и окружающая среда загрязняется меньше.
• Экономное использование ресурсов природы. Бетон получают из известняка, в то время как асфальт – из нефти.

Недостатки:

• Стоимость. Цена бетонных покрытий гораздо выше, чем использование асфальта.
• Проблематичный ремонт. Если основание приходит в непригодность, то нужно менять целую плиту.
• Небезопасность передвижения. Когда приходят периоды дождей и сильных снегопадов, скольжение транспорта на таких дорогах наблюдается довольно часто.

Структура дорожного полотна

Структура имеет три слоя покрытия:

1. Дополнительный слой – земля, как основа для будущего дорожного полотна.
2. Подстилающий слой – основание под будущую укладку бетона, изготавливается опалубка.
3. Само бетонное покрытие, которое может насчитывать один или более слоев.

Также дополнительно могут возводить тоннели, обочины, мосты и опоры для них и т. д.

Как рельеф местности влияет на строительство?

Для бетонной автомобильной дороги используют самые разные технологии. Если бетонированная трасса строится в горной местности, то она повторяет рельеф. Когда строят автомагистрали, рельеф выравнивают, засыпая многочисленные впадины, срезая мешающие холмы. Довольно часто сооружают мосты и проводят тоннели. Чтобы машины могли двигаться на нормальной скорости, при строительстве избегают крутых поворотов и спусков во избежание аварийных ситуаций.

Технологический процесс заливки дороги

Укладка бетонной дороги состоит из ряда этапов:

1. Подготовка грунтового слоя. Прежде всего, грунт должен иметь плотную структуру. В случае если грунтовый слой будет недостаточной плотности, бетонированная часть разрушится. Грунтовое покрытие следует укатать, при этом постепенно подсыпая его, чтобы укатка была послойной. Грунт следует использовать во влажном состоянии. Если недостаточная влажность, используют воду. Если уровень влажности выше нормы, грунтовое основание следует подсушить, применяя рыхление, добавляя песок либо шлак.
2. Отвод воды. Подобную работу выполняют как в городских районах, так и сельских. Отвод осадков помогает повысить эксплуатационные сроки и обезопасить езду. Вода несет опасность на дороге для движущегося транспорта. Из-за брызг воды ухудшается обзор водителя, при понижении температуры на покрытии появляется лед. Чтобы этого избежать, дорожное полотно наклоняют, возможен вариант использования дренажных слоев. Возможные места скопления воды выравнивают с помощью грунта. За пределами города вода скапливается в кюветах (шириной от одного до двух с половиной метров), которые отводят воду в канавы, водоемы, русла реки. В населенных местностях вода уходит в городскую канализацию. Устройства, проводящие воду, постоянно очищают, чтобы они не теряли своей пропускной способности. Если вода просочилась в грунтовые шары, это несет прямую опасность для дорог, потому что дорожное покрытие может в итоге разрушиться.
3. Подстилочный слой. Подразумевает сооружение , толщина которой колеблется от двадцати до сорока сантиметров. Она препятствует выходу наверх влаги, а также улучшает дренаж. Подстилочный слой предотвращает появление впадин и трещин. Если в местности преобладают глиняный, торфяной грунты, которые накапливают воду, то их срезают, добавляя крупные камни и гравий. То есть, все зависит от грунтового типа и климатической зоны, на которой проводятся работы. Немаловажной является подкладка из геотекстиля между слоями. Материалы из камня нужно укрепить вяжущими веществами. Сюда относят цемент, шлак вперемешку с негашеной известью, золу. Слои тщательно укатываются, для того, чтобы нижние пласты были плотные.
4. Сбор опалубки. Ее делают из пиломатериалов с учетом высоты заливки (приблизительно 100 – 150 миллиметров). Когда выбирают высоту, учитывают тот факт, что на краях необходимы ребра, которые повышают прочность. Доски должны быть толщиной не меньше, чем пятьдесят миллиметров. Покрывают их специальным раствором, который потом облегчит отсоединение от бетона. В случае применения тяжелых уплотняющих машин, делают опалубку из стали, которая не деформируется и будет служить дольше. В своем основании она имеет подошву, которая повышает уровень устойчивости.

Опалубочные секции устанавливают в линию и хорошо закрепляют, чтобы те не развалились, когда бетон будут вибрировать тяжелые укладочные машины.

Технология использования плит в устройстве дороги

Изготовление имеет некую последовательность:

1. Температурные швы. Секции для заливки разделяют. Чтобы заполнить швы, используют материал, который поглощает энергию. Это могут быть как мягкая древесина, так и изоляционный картон. На глубине около сорока – пятидесяти миллиметров нужно сделать гидроизоляцию герметичным веществом, дабы предотвратить попадание мусора либо камней. В случае если упускают этот момент, то в дальнейшем во время расширения плит из-за камней верхнего слоя шва . При нормальном климате расстояние между швами должно быть где-то 20–30 метров. Уровень надежности для длинных плит — около 50%, для коротких – около 85%. Прочность характеризуется уровнем устойчивости к образованию трещин между периодами проведения ремонтных работ. Специальные стальные стержни «продевают» сквозь боковые грани с помощью специального механизма. Ширина двух дорожных полос колеблется в пределах 6 – 9 метров. Также между полосами делают усадочно – температурный шов, предотвращающий появление трещин.
2. Слой для подстилки. Его закрывают гидроизоляцией, иногда увлажняют. Заливка бетона происходит за один раз, быстро (из-за его короткой «жизнеспособности»). Разбавление водой запрещено, потому что теряются свойства материала. Бетон к месту строительства привозят прямиком с завода, где его замешивают. Когда смесь выгрузили, подъезжают специальные машины с лопастями, которые разравнивают участок. Все это происходит на мелких участках, где поочередно, хорошо прорабатывают каждый слой, чтобы везде был одинаковый уровень плотности. В случае применения арматуры для начала заливают слой где-то 40 мм. Поверх него идет сетка, а дальше заполняется опалубка.
3. Этап уплотнения бетонного слоя. Используют специальную вибрационную машину, которая впереди имеет разравнивающий и вибрационный брус. Уровень пластичности покрытия определяется такой характеристикой, как , не совсем жидкое состояние. Когда бетон слегка затвердел, его немного поливают водой во избежание появления трещин. Далее идет покрытие песком, мешковиной и другими материалами, чтобы избежать испарения.

Бетонным смесям нужно уделить достаточно внимания, так как их низкое качество может обернуться проведением постоянных ремонтов, которые стоят весьма дорого.

I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Во всех случаях применения технологической карты необходима привязка ее к местным условьям производства работ с учетом конструктивных особенностей покрытия, типа основания, способа нарезки швов и ухода за бетоном.

II. УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА

Требования к готовности предшествующих работ

До начала работ по устройству цементно-бетонного покрытия должно быть подготовлено цементно-грунтовое основание и устроен продольный и поперечный водоотвод.

На основание должен быть вывезен и распланирован песок выравнивающего слоя и произведена геодезическая разбивка.

Для конструкции швов расширения заготовляют доски из ели, сосны или липы (I и II сорта), которые перед установкой: погружают в воду на 24ч.

Штыри длиной 40-70см изготовляют из арматурной стали диаметром 20-40мм.

Технология производства работ (см. рисунок) Установка опалубки

Доски опалубки толщиной не менее 40 мм устанавливают по кромке покрытия, отмеченной колышками геодезической разбивки. Перед установкой опалубка должна быть очищена.

По кромке покрытия, в местах стыков опалубки в песок заглубляют деревянные подкладки так, чтобы их верх лежал на отметке подошвы покрытия. Песок между подкладками планируют и уплотняют, а затем устанавливают на подкладки доски опалубки, рихтуют их в плане и по высоте и закрепляют стальными костылями или деревянными колышками.

Для создания надежного упора с внешней стороны опалубки отсыпают и утрамбовывают валик грунта шириной не менее 20 см.

Чтобы верхние грани опалубки имели проектные отметки покрытия, высота досок должна строго соответствовать толщине покрытия.

Верхние грани опалубки должны быть ровными и гладкими. Головки костылей, закрепляющих доски, должны быть посажены ниже верхних граней опалубки так, чтобы они не мешали продвижению шаблона и виброрейки. На стыках досок опалубки разница в отметках не должна быть более 2 мм.

После окончательной установки опалубки должно быть проведено контрольное нивелирование.

Планировка и уплотнение песчаного выравнивающего слоя

Песчаный выравнивающий слой по цементно-грунтовому основанию устраивают при помощи шаблона, передвигаемого вручную по опалубке.

Перед шаблоном песок разглаживают гладилками, а затем окончательно выравнивают шаблоном. При планировке выравнивающего слоя рабочие должны следить за тем, чтобы перед шаблоном по всей его длине был валик песка высотой 3-5см. После планировки выравнивающий слой уплотняют поверхностным вибратором.

Песок для устройства выравнивающего слоя должен быть влажным. Если цементно-грунтовое основание при его устройстве засыпали песком, его можно использовать для устройства выравнивающего слоя.

Технологическая схема устройства цементно-бетонного покрытия па транспортной развязке средствами малой механизации:

1 — опалубка; 2 — шаблон; 3 — поверхностные вибраторы; 4 — электростанция; 5 — глубинный вибратор; 6 — виброрейка; 7 — переносной мостик; 8 — переносной тент; 9 — емкость для воды; 10 -передвижной туалет; 11 — прицепной вагончик для ПТР и кладовая; 12 — прицепной вагончик для рабочих

Устройство цементно-бетонного покрытия, нарезка швов и заполнение их мастикой

До начала бетонирования внутренние грани опалубки смазывают глиняно-известковым раствором и собирают конструкции швов расширения.

Конструкции швов расширения устанавливают непосредственно перед раскладкой цементно-бетонной смеси так, чтобы они не мешали проезду автомобилей, доставляющих смесь.

Расстояния между швами расширения назначают в соответствии с указаниями «Инструкции по устройству цементно-бетонных покрытии автомобильных дорог» ВСН 139-68/Минтрансстрой.

Доску конструкции шва расширения закрепляют с обеих сторон штырями, а затем в процессе бетонирования с обеих сторон доски укладывают цементно-бетонную смесь и прорабатывают глубинными вибраторами.

Цементно-бетонная смесь должна удовлетворять требованиям ГОСТ 8423-63 «Бетон дорожный» и иметь осадку конуса в пределах 2-3см. Для повышения удобоукладываемости смеси в нее при приготовлении должны быть введены воздухововлекающие и пластифицирующие добавки (абиетиновая смола, сульфитно-спиртовая барда).

Цементно-бетонную смесь доставляют в автомобилях-самосвалах с задней разгрузкой и выгружают непосредственно на выравнивающий слой. К месту выгрузки автомобили подают задним ходом. При возможности организации движения по обочине применяют автомобили-самосвалы с боковой разгрузкой.

Место выгрузки цементно-бетонной смеси назначают по расчету. При ширине покрытия 4,5 м и толщине 22 см ориентировочно следует выгружать 2 автомобиля типа ЗИЛ — ММЗ-555 на каждые 3,5 м покрытия (из расчета, что один автомобиль доставляет 1,7 -1,8 м 3 смеси).

Повреждения выравнивающего слоя, сделанные проходом автомобиля, рабочие заглаживают гладилками. Бетонную смесь распределяют по основанию лопатами без перекидки.

Уложенную вровень с верхними гранями опалубки цементно-бетонную смесь уплотняют глубинными, а затем поверхностными вибраторами. Около опалубки и у швов расширения бетонную смесь прорабатывают глубинным вибратором особенно тщательно. Для предохранения булавы вибратора от поломки на ней должен быть поставлен ограничитель, не допускающий погружения булавы до цементно-грунтового основания.

В местах расположения швов сжатия в бетонную смесь погружают штыри из гладкой арматурной стали диаметром 18 мм и длиной 50 см.

Для точного расположения штырей применяют шаблон и вибропогружатель.

Поверхность бетонного покрытия отделывают виброрейкой, профиль которой должен соответствовать проектному профилю покрытия.

Верхние грани опалубки очищают от бетонной смеси. Виброрейку перемещают по поверхности бетона со скоростью 0,5-0,8 м/мин, при этом края виброрейки должны скользить по верхним граням опалубки. Впереди виброрейки рабочие лопатами добавляют недостающую бетонную смесь или удаляют ее излишки.

Если после прохода виброрейки на поверхности покрытия получаются вмятины и раковины, в эти места добавляют бетонную смесь и поверхность покрытия повторно обрабатывают виброрейкой.

При обработке поверхности бетона у прокладки шва виброрейку подводят к шву вплотную, а затем переносят на другую сторону шва и продолжают обработку поверхности бетона. Окончательно поверхность покрытия у закладной доски заглаживают теркой, а затем капроновой щеткой. После начала схватывания бетона закладную доску осторожно извлекают и производят обработку и заливку шва в такой же последовательности, как и шва сжатия.

После обработки бетона виброрейкой раковины заделывают теркой, удаляют капроновой щеткой цементное молоко и выглаживают покрытие гладилкой на длинной ручке.

Ровность покрытия проверяют рейкой длиной 3 м, которую устанавливают на покрытие параллельно продольной оси покрытия в нескольких местах. В местах, где: просветы под рейкой превышают 5 мм, добавляют цементно-бетонную смесь и повторяют обработку виброрейкой и гладилками.

Отделанную поверхность бетона обрабатывают движением капроновой щетки от осевого шва к кромке. При работе гладилками и капроновыми щетками их следует систематически очищать и промывать в воде.

Кромкам покрытия придают овальную форму, обрабатывая их специальной теркой.

При обработке поверхности бетона, кромок покрытия и швов категорически запрещается смачивать бетон.

Для удобства работ по обработке поверхности бетона и швов рабочие используют переносные деревянные мостики.

Швы сжатия устраивают в свежеуложенном бетоне. Для этого в местах расположения поперечных швов сжатия, размеченных ранее на опалубке, натягивают шнур или устанавливают направляющую рейку и по ней погружают в бетон в вертикальном положении на глубину 5-6 см закладные доски толщиной 8 мм. Верх закладных досок должен возвышаться над поверхностью бетона на 4-5 см. С обеих сторон закладных досок поверхность бетона обрабатывают и затирают теркой так, чтобы края будущего шва были на одном уровне.

После начала схватывания бетона закладные доски осторожно извлекают, швы обрабатывают теркой и заполняют горячей битумной мастикой из лейки.

Окончательно отделанную поверхность бетона укрывают передвижным тентом или после исчезновения водной пленки влажной мешковиной. Через 3-4 ч мешковину снимают и бетон укрывают песком слоем 6 см, который постоянно увлажняют в течение 20 суток.

Готовый участок покрытия на время твердения бетона и ухода за ним ограждают шлагбаумами и предупредительными знаками.

Опалубку снимают через 8-24 ч в зависимости от температуры воздуха. Сначала следует извлечь штыри, а затем ломиком осторожно отделить опалубку от бетона. Доски опалубки снимают, очищают и перевозят к новому месту установки, а боковые грани покрытия засыпают влажным песком.

После окончания срока твердения бетона поверхность покрытия очищают от песка, срезают излишки битумной мастики на швах специальной лопаточкой и, при необходимости, доливают в швы битумную мастику.

Основные требования к качеству

Готовое цементно-бетонное покрытие должно удовлетворять следующим требованиям:

Поверхность бетона должна быть ровной, без раковин, а кромки покрытия и грани швов иметь овальную форму. Бетон должен быть хорошо проработан, на боковых гранях покрытия не должно быть раковин.

Допустимые отклонения от проектных размеров составляют:

по ширине покрытия ………………………………….. ±5 см

по толщине…………………………………………………. ±10 %

по поперечному уклону……………………………….. ±0,5 %

Указания по технике безопасности

Рабочие, работающие с вибраторами и виброрейками, должны пройти курс обучения работе с электрифицированным инструментом, и ознакомлены с правилами техники безопасности.

Все кабели электропроводки, соединяющие понижающие трансформаторы с ПЭС и электровибраторами, должны быть изолированы. При оголении или обрыве электрокабеля, порче вибраторов рабочие должны немедленно заявить об этом электромонтеру (машинисту ПЭС).

На участках производства работ должны быть выставлены предупреждающие и ограждающие знаки, обеспечивающие безопасность работ.

В вечернюю смену рабочая площадка должна быть хорошо освещена.

При строительстве цементно-бетонных покрытий необходимо выполнять требования следующих нормативных документов:

1. Строительные нормы и правила, часть III, раздел Д, глава 5. Автомобильные дороги. Правила организации и производства работ. Приемка в эксплуатацию. СНиП Ш-Д.5-62. Госстройиздат. Ли, 1963.

2. Инструкция по устройству цементно-бетонных покрытий автомобильных дорог, ВСН 139-68/Минтрансстрой, Транспорт, М., 1968. Минтрансстрои

3. Правила техники безопасности при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог, Транспорт, М., 1969.

III. УКАЗАНИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ТРУДА

Для выполнения комплекса работ по устройству цементно-бетонного покрытия на транспортной развязке намечают сменные захватки, на которых выполняют следующие работы:

а) установка опалубки и планировка выравнивающего слоя;

б) уплотнение песка выравнивающего слоя, устройство цементно-бетонного покрытия и уход за ним;

в) снятие опалубки и засыпка граней покрытия влажным песком.

На участке работ сосредотачивают необходимые подсобные материалы и приспособления: доски опалубки и штыри для их закрепления, материалы для смазки опалубки, конструкции швов расширения и доски для устройства рабочих швов; вставные рейки и мастику для заливки швов и песок для укрытия бетона, передвижной мостик, тент для укрытия бетона, а также набор инструментов и средств малой механизации (виброрейка, вибраторы, шаблоны и др.).

Вблизи участка работ располагают вагончики для отдыха рабочих и укрытия от ненастной погоды, ларь для хранения инструментов, емкость с водой для технической цели, бачки с питьевой водой, аптечку с набором медикаментов первой необходимости.

Работу по устройству цементно-бетонных покрытий выполняет комплексная бригада, состоящая из трех звеньев.

Установку опалубки и планировку выравнивающего слоя под шаблон выполняет звено рабочих в составе:

Бетонщик 3 разр. — 1

Бетонщики 2 разр. — 2

Один бетонщик 3 разр. и один 2 разр. устанавливают опалубку, а второй бетонщик 2 разр. планирует песок под шаблон.

В процессе работы звено выделяет одного бетонщика. 2 разр. для снятия опалубки на участках затвердевшего бетона и засыпки кромок покрытия песком.

Уплотнение песка выравнивающего слоя, устройство бетонного покрытия и нарезку швов производит звено рабочих в составе:

Бетонщики 4 разр. — 2

Бетонщики 3 разр. — 4

Бетонщики 2 разр. — 3

Дорожные рабочие 1 разр. — 2

Машинист электростанции 4 разр. — 1

Бетонщик 3 разр. уплотняет песчаный выравнивающий слой поверхностным вибратором, выравнивает его после проходов автомобилей, доставляющих цементно-бетонную смесь и распределяет цементно-бетонную смесь.

Три бетонщика 2 разр. принимают и распределяют цементно-бетонную смесь.

Бетонщик 3 разр. уплотняет цементно-бетонную смесь глубинным вибратором.

Два бетонщика 3 разр. (по одному с каждой стороны покрытия) отделывают поверхность бетона виброрейкой.

Два бетонщика 4 разр. выполняют окончательную отделку поверхности бетона, устройство швов и отделку кромок покрытия.

Уход за бетоном выполняет звено рабочих в составе двух дорожных рабочих 1 разр. В их обязанности входит укрытие бетона тентом или влажной мешковиной, снятие мешковины и засыпка бетона песком.

Машинист электростанции 4 разр. обслуживает передвижную электростанцию и вибраторы.

IV. ГРАФИК ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО УСТРОЙСТВУ ЦЕМЕНТНО-БЕТОННОГО
ПОКРЫТИЯ ШИРИНОЙ 4,5 м, ТОЛЩИНОЙ 22 см СРЕДСТВАМИ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ

V. КАЛЬКУЛЯЦИЯ ЗАТРАТ ТРУДА НА УСТРОЙСТВО 248 м 2 ЦЕМЕНТНОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ ШИРИНОЙ 4,5 м, ТОЛЩИНОЙ 22 см ВРУЧНУЮ СРЕДСТВАМИ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ

VI. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

VII. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

а) Основные материалы и полуфабрикаты

б) Машины

в) Инструменты и приспособления

Технологическая карта составлена Отделом внедрения передовых методов труда и технического нормирования в строительстве автомобильных дорог и аэродромов института «Оргтрансстрой» (исполнитель инж. Т.П. Багирова) по материалам Харьковской нормативно-исследовательской станции/

Издание второе, переработанное с пересчетом на новые тарифные ставки. (Пересчет произвел инж. А.А. Холодкова).

(Last Updated On: 07.03.2018)

Цементно-бетонные и железобетонные покрытия, предназначенные для пропуска интенсивного движения тяжелого транспорта, длительное время сохраняют свои высокие транспортно-эксплуатационные свойства и являются весьма долговечными. Однако даже при высоком качестве строительных работ и правильном содержании в процессе эксплуатации с течением времени на бетонных покрытиях появляются трещины, раковины, разрушения кромок швов, вертикальные смещения краев плит у швов, отколы углов плит, шелушение и другие повреждения.
Одной из основных причин износа и разрушения покрытий является воздействие на них транспорта, способствующее возникновению вертикальных и горизонтальных напряжений в покрытии. Величина вертикального напряжения зависит от типа проходящего транспорта и от степени ровности покрытия проезжей части. Горизонтальные (тангенциальные) усилия вызываются трением шины о покрытие при торможении и других переменах скорости автомобилей и ударами колес при наездах на неровности. Если под действием подвижных нагрузок происходит просадка грунта основания в период переувлажнения, то это ведет к деформациям плит покрытия.
Другой причиной износа покрытий является склонность цементобетона к значительным деформациям при усадке и изменении температуры, что в сочетании с хрупкостью этого материала в условиях ограниченной возможности изменения размеров дорожного покрытия в плане может приводить к возникновению в нем трещин, которые уменьшают долговечность конструкции, повышают водопроницаемость покрытия, уменьшают его гибкость и прочность.
В цементно-бетонных и железобетонных покрытиях обычно различают такие виды трещин: усадочные трещины, связанные с осадкой основания железобетонного элемента, вызванные перегрузкой железобетона в раннем возрасте; трещины, обусловленные химическим разложением, а также ограниченной возможностью изменения объема при деформациях, вызванных усадкой от высыхания либо изменением температуры. Наконец, часто причиной образования трещин являются напряжения, возникающие при изгибе.
В процессе эксплуатации покрытия подвергаются помимо механической нагрузки, передаваемой через колесо автомобиля, также атмосферным и иным воздействиям, поэтому они должны обладать химической устойчивостью, хорошо сопротивляться неблагоприятным воздействиям погодных условий, в первую очередь морозу. Повреждения цементно-бетонных дорожных плит под действием мороза выражаются обычно в шелушении их поверхности или вспучивании грунтового основания.
Очень часто деформации в цементно-бетонных дорожных одеждах, в том числе и в одеждах из предварительно напряженных бетонных и железобетонных плит возникают в результате применения некондиционных материалов, нарушения в технологии приготовления и укладки бетонной смеси, несоблюдения правил ухода за свежеуложенным бетоном. В случае применения сборных покрытий низкая морозостойкость бетона может объясняться несоблюдением проектного режима тепловлажностной обработки изделий. Особое значение имеет водно-тепловой режим дорожного основания и земляного полотна, так как в зависимости от него изменяются результаты механического воздействия транспорта на дорогу.
Следует отметить, что даже небольшие деформации нарушают ровность покрытия и приводят к понижению скорости движения. Движение тяжелых автомобилей по покрытию с небольшими повреждениями приводит к еще более интенсивному его разрушению, поэтому при интенсивном движении транспорта своевременный ремонт цементно-бетонных покрытий приобретает весьма важное значение.
Основные виды деформаций и разрушений цементно-бетонных и железобетонных покрытий и причины их возникновения приведены в табл. 89.

Технология работ по ремонту цементно-бетонных покрытий, проводимая в специфических условиях города, должна базироваться на применении методов ремонта, сокращающих сроки выполнения работ, в результате использования материалов, способствующих скорейшему введению ремонтируемых участков в эксплуатацию, полной механизации основных трудоемких операций с применением маневренных, высокопроизводительных машин и механизмов.
Все швы в цементно-бетонных покрытиях должны быть заполнены мастикой. Швы, в которых заполняющий материал выкрошился или имеются зазоры между вертикальными стенками бетонных плит и заполняющим шов материалом, расчищают и вновь заполняют мастикой. Составы мастик, используемые при содержании и ремонте цементно-бетонных покрытий, приведены в табл. 90.

Для приготовления битумных мастик применяют только обезвоженный битум. Мастику готовят на заводах и поставляют потребителю в таре с приложением паспорта, в котором указывают ее физико-химические свойства. Если отсутствует централизованное снабжение, мастики приготовляют на местных базах следующим образом: обезвоженный битум разогревают до 150-170° С, после чего в него вводят резиновую крошку. Битум с резиновой крошкой варят 2,5-3 ч при постоянном перемешивании. После объединения резиновой крошки с битумом постепенно добавляют остальные компоненты, и мастика варится снова в течение 30 мин при 150-170° С при постоянном перемешивании.
При ремонте швы тщательно очищают от старой мастики стальными крючками или специальными приспособлениями и жесткими щетками, а затем продувают сжатым воздухом и просушивают. За 2-3 ч до заливки вертикальные стенки швов промазывают битумом БНД-90/130, БНД-60/90 или БНД-40/60, разжиженным бензином в пропорции 1:1, или жидким битумом марки СГ-15/25 с расходом 0,3-0,5 л/м2. Подготовленные таким образом швы заполняют горячей мастикой, нагретой до 160-170° С, на 3-5 мм ниже поверхности покрытия. Мастику заливают заливщиком швов в два приема: вначале заливают шов на 2/з его глубины, а затем верхнюю часть шва. Если после заливки необходимо немедленно открыть движение, швы присыпают минеральным порошком или на них наклеивают полосу рулонной бумаги шириной 10-15 см.
Для расчистки и заливки швов в цементно-бетонных покрытиях применяют также машину, смонтированную на самоходной тележке, впереди которой укреплены нож-резец, предназначенный для выемки из швов старой мастики, и устройство для заливки швов новой мастикой. Для продувки расчищенных швов у машины имеется комплексная установка.
Для предотвращения развития в плитах поверхностных волосяных трещин места их появления покрывают тонким защитным слоем. Для этого по сухому и очищенному от пыли и грязи покрытию разливают битум марок СГ-70/130 и МГ-70/130 (0,7-0,8 л/м2). Затем рассыпают мелкий щебень размером 5-10 мм в количестве 0,8-1 м3 на 100 м2 покрытия или крупный песок в объеме 0,3- 0,5 м3 на 100 м2 покрытия и прикатывают легкими катками.
Трещины шириной от 1 до 5 мм заливают разжиженным битумом марок СГ-130/200 и МГ-130/200, нагретым до температуры 80-100° С. Перед заделкой их тщательно очищают и просушивают. Трещины шириной 5 мм и более очищают от грязи, слабые места вырубают, осколки бетона удаляют и перед заполнением тщательно продувают сжатым воздухом. Подготовленные таким образом трещины промазывают разжиженным битумом и заполняют мастикой: при ширине трещин 10-25 мм - составами 1, 2 и 3, при ширине 5-10 мм - составами 4, 5 и 6.
Все поверхностные и сквозные трещины бетонных покрытий необходимо заделывать в возможно короткий срок после их появления. Швы и трещины рекомендуется заделывать весной и осенью в прохладную погоду, а летом - в утренние часы.
Для устранения небольших повреждений цементно-бетонных покрытий можно использовать асфальтобетонную смесь в горячем или холодном состоянии, литой асфальтобетон, черный щебень или черную каменную мелочь. Цементно-бетонные покрытия с применением асфальтобетонных смесей ремонтируют в сухое и сравнительно теплое время года при температуре воздуха не ниже 5° С. Если у швов и трещин образовались вертикальные смещения краев плит, то выравнивают покрытие также асфальтобетонной смесью или черным щебнем. Ремонтируемое место тщательно очищают от пыли и грязи, высушивают и смазывают тонким слоем разжиженного битума марки СГ-15/25, нагретого до температуры 60° С (расход вяжущего 0,3-5 л/м2), и заделывают асфальтобетонной смесью или черным щебнем.
Мелкие повреждения в виде раковин, выбоин и разрушений тщательно очищают от осколков бетона, пыли и грязи и смазывают тонким слоем разжиженного битума (расход 0,3-0,5 л/м2). Затем укладывают холодную или горячую асфальтобетонную смесь или черный щебень и уплотняют. При заделке выбоин глубиной до 5 см асфальтобетонную смесь укладывают в один слой, при глубине более 5 см - в два слоя. При небольших раковинах и выбоинах горячую смесь уплотняют ручным или металлическими виброкатками и нагретыми трамбовками массой 12-16 кг. При значительной поверхности заделываемых выбоин горячую асфальтобетонную смесь уплотняют катками массой 5-6 т.
Асфальтобетонную смесь укладывают с учетом коэффициента уплотнения, равного для горячих смесей 1,3-1,4, для холодных - 1,5-1,6. У отремонтированных мест должно быть плавное сопряжение с прилегающей поверхностью бетонного покрытия. Следует отметить, что ремонт цементно-бетонных покрытий с применением асфальтобетонных и черных щебеночных смесей из-за плохого их сцепления с цементным бетоном является недолговечным. Кроме того, светлые цементно-бетонные покрытия, отремонтированные черными смесями, имеют неприглядный вид. По указанным причинам, ремонт бетонных покрытий с применением асфальтобетонных и черных щебеночных смесей может рассматриваться только как временное мероприятие.
Более перспективным является ремонт цементно-бетонных покрытий с применением бетонных смесей. Покрытие, отремонтированное бетонными смесями, является более прочным, а по цвету мало чем отличается от существующего цементно-бетонного покрытия. Бетонную смесь для ремонта покрытий рекомендуется приготовлять того же состава и из тех же материалов (или близких к ним), которые применялись для приготовления бетонной смеси ранее уложенного покрытия. Для бетонной смеси используют высокопрочные портландцементы с добавлением в воду затворения до 2% хлористого кальция. Для повышения удобоукладываемости бетонной смеси и морозоустойчивости бетона в воду рекомендуется добавлять воздухововлекающие добавки: мылонафт, сульфитно-дрожжевую бражку, абиетиновую смолу и др. Максимальная величина фракции крупного заполнителя должна быть не более 10-20 мм при вырубках на глубине 5-7 см и не более 40 мм при более глубоких вырубках.
При шелушении бетона разрушения, захватывающие только верхний слой покрытия, ремонтируют на глубину разрушения, но не менее чем на 7 см. При ремонте поврежденные участки покрытия очерчивают мелом или краской прямыми линиями. По нанесенному контуру старый бетон вырубают бетонорежущей пилой и пневмоинструментом. После очистки подготовленные места выдерживают в увлажненном состоянии примерно 24 ч, т. е. до полного водонасыщения старого бетона. Поверхность вырубки смазывают тонким слоем цементно-песчаного раствора.
Сразу же после нанесения на стенки и дно вырубки цементного теста укладывают бетонную смесь выше уровня поверхности покрытия с учетом осадки при уплотнении. В небольших мелких и узких вырубках бетонную смесь уплотняют вручную деревянными или металлическими трамбовками массой 12-16 кг, в глубоких и широких вырубках смесь уплотняют поверхностными вибраторами. Окончательно поверхность ремонтируемого участка отделывают жесткими щетками и деревянными гладилками с резиновой лентой. После уплотнения и отделки поверхности за свежеуложенным бетоном устанавливают уход: на поверхность покрытия наносят пленкообразующие материалы по технологии, применяемой при уходе за свежеуложенным бетоном при капитальном строительстве.
В зарубежной практике, в частности в США, для ремонта цементно-бетонных покрытий в опытном порядке был применен волокнобетон, представляющий собой высокопрочную цементно-бетонную смесь с волокнистым заполнителем, в качестве которого обычно используют сталь, стекло или пластик.
По сравнению с обычным волокнистый цементобетон обладает рядом преимуществ: при наличии в объеме всего 1 % волокнистых веществ его прочность на растяжение и изгиб повышается на 100%; стойкость против растрескивания увеличивается на 60%; сопротивление динамическим нагрузкам - выше в 9 раз; износостойкость - выше на 30%; он может выдерживать сжимающие нагрузки и после достижения предела прочности; его сопротивление усталости, срезу и кручению больше, а растрескивание, шелушение и выкрашивание меньше; сопротивление сжатию также несколько выше. Благодаря указанным физико-механическим качествам волокнобетон можно укладывать небольшими слоями и получить экономию материалов.
В процессе эксплуатации цементно-бетонных и железобетонных покрытий часто встречаются разрушения бетона вдоль температурных швов. Способ исправления кромок швов зависит от характера и размеров повреждения. Небольшие повреждения шириной до 5 см заделывают мастикой после удаления рыхлых частиц бетона и очистки ремонтируемого места. Глубокие повреждения с кромками швов, разрушенными на ширину более 5 см, заделывают бетоном. Старый бетон удаляют по всей длине участка на глубину не менее 7 см с уклоном в сторону нижней части вырубки. Арматуру, штыри и анкеры по возможности сохраняют.
Для образования шва устанавливают деревянную прокладку со съемной рейкой, доходящую до поверхности покрытия. Прокладку устанавливают таким образом, чтобы она совпала с направлением существующего шва. Если в нижней части шва сохранилась старая прокладка, то ее наращивают так, чтобы между досками не было зазоров и не могло образоваться бетонных перемычек. Старые штыри, анкеры и арматурные прутья выправляют или укладывают новые. Плоскости соприкосновения нового бетона со старым обмазывают цементно-песчанным раствором, после чего укладывают и уплотняют бетонную смесь. Верхнюю часть прокладки после затвердения бетона удаляют и шов заполняют мастикой.
Движение по покрытию, отремонтированному с применением цементной смеси, разрешается открывать через 15 дней. При замене частей и целых плит в покрытии движение по вновь уложенному бетону разрешается через 20 дней,
Применяя обычные бетоны, покрытия ремонтируют слоями толщиной не менее 7 см. При этом вследствие медленного набора прочности вновь укладываемого бетона приходится закрывать движение на ремонтируемом участке дороги не менее чем на 15-20 дней. Кроме того, укладка толстых слоев нового бетона по старому бетонному покрытию, как правило, связана с трудоемким процессом по вырубке старого бетона на значительную глубину и большим расходом материалов. Поэтому в последнее время серьезное внимание уделяют разработке методов ремонта бетонных покрытий с применением бетонных смесей, обеспечивающих надежное сцепление наращиваемого тонкого слоя бетона с существующим покрытием и ускоренное твердение бетона при обеспечении его прочности и морозостойкости.
В Союздорнии проведено исследование по разработке способа ремонта цементно-бетонных покрытий с применением быстротвердеющих цементов (БТЦ) или портландцементов марок не ниже 600 с введением добавок, ускоряющих твердение бетона. Как показали исследования, разработанный метод обеспечивает надежное сцепление наращиваемого слоя со старым бетоном, ускоренное твердение бетона и сокращение в связи с этим срока закрытия движения на период ремонта с 15-20 до 1-3 сут. Для ремонта покрытий по этому методу применяют материалы, примерный расход которых приведен ниже.

Ремонт бетонных покрытий с наличием на них повреждений в виде раковин, выбоин, сколов кромок швов и углов плит, краев плит у швов, шелушения плит связан с наращиванием нового слоя поверх старого бетона. Тщательная очистка ремонтируемой поверхности является одной из важнейших операций, от которой в значительной мере зависит прочность сцепления старого бетона с новым, а следовательно, и качество ремонта в целом.
Загрязненную ремонтируемую поверхность плиты очищают от пыли, грязи и масляных пятен механическими стальными щетками, затем разливают 28%-ный раствор соляной кислоты из расчета 0,5-0,6 кг/м2. После прекращения реакции тщательно промывают покрытие струей воды под давлением из поливо-моечной машины до полного удаления остатков кислоты. Свободную воду удаляют сжатым воздухом от компрессора с таким расчетом, чтобы ремонтируемая поверхность плиты была влажной, но не мокрой.
При особенно сильном загрязнении поверхности ремонтируемой плиты, когда химическим способом очистить покрытие невозможно, его очищают механическим способом пескоструйным аппаратом или каким-либо другим способом. При наличии непрочного бетона его удаляют пневмо- или электроинструментом на глубину до неповрежденного бетона, но не менее чем на 2 см. Ремонтируемое место тщательно очищают от осколков бетона и пыли, а затем промывают струей воды под давлением. Затем на ремонтируемую поверхность наносят цементный клей, приготовленный на месте в лопастном растворосмесителе принудительного действия. При подготовке клея цемент загружают в растворосмесителе, доливают воду, количество которой определяется расчетом (в зависимости от принятого водоцементного фактора), и тщательно перемешивают. Приготовленный цементный клей распределяют равномерным слоем по ремонтируемой поверхности в два приема жесткими волосяными щетками или малярными кистями. Толщина цементного клея должна быть в пределах 1-2 мм. Цементный клей при температуре больше 20° С должен быть использован в течение 15-20 мин после его приготовления с тем, чтобы он был нанесен на ремонтируемую поверхность до начала схватывания.
После исчезновения водной пленки с поверхности цементного клея, примерно через 10-15 мин после нанесения его на очищенную поверхность ремонтируемого покрытия, укладывают цементнобетонную смесь с таким расчетом, чтобы после ее уплотнения поверхность отремонтированного покрытия находилась бы в одном уровне с существующим покрытием. При малых объемах работ бетонную смесь уплотняют поверхностным вибратором, виброплощадкой или виброрейкой. Окончательно бетон отделывают деревянной гладилкой с резиновой лентой. Для создания шероховатости поверхность отремонтированного покрытия отделывают жесткой волосяной или металлической щеткой перпендикулярно направлению движения. Уход за свежеуложенным бетоном на отремонтированных участках производят общепринятыми методами.
При применении быстротвердеющего цемента и обеспечении ухода за отремонтированным участком с применением пленкообразующих материалов движение по отремонтированному участку открывают через 1-2 сут. При применении портландцемента марки не ниже 600 с добавкой, ускоряющей твердение цемента, а также при использовании быстротвердеющих цементов без пленкообразующих материалов, движение по отремонтированному участку открывают по истечении 3 сут.
Для наращивания изношенных цементно-бетонных покрытий слоями 2-5 см применяют безусадочную бетонную смесь. Эта смесь прочно сцепляется с поверхностью покрытия, обеспечивает высокую сопротивляемость истиранию и повышенную морозостойкость. Безусадочная бетонная смесь составляется из цементов двух видов - портландцемента марки 700 и расширяющегося портландцемента марки 400-600. На 100 частей по массе портландцемента марки 700 берут 25-100 частей расширяющегося портландцемента.
Учитывая, что в качестве основного вяжущего используется быстротвердеющий цемент, приготовление и доставку цементной смеси целесообразно осуществлять передвижными автобетоносмесителями.
Портландцемент М700 подвергают дополнительному помолу в присутствии добавок триэталоламина и сульфитно-дрожжевой бражки, которая повышает сопротивляемость бетона истиранию и морозостойкость. Если портландцемент марки 700 был измельчен без добавок, то их вводят в бетономешалку в процессе приготовления бетонной смеси. Примерный расход материалов на 1 м3 бетонной смеси следующий:

На рис. 120 представлен график нарастания прочности безусадочной цементно-бетонной смеси, примененной при ремонте покрытий на Ленинском проспекте Москвы.
Укладка нового слоя бетона должна осуществляться по тщательно подготовленной поверхности покрытия. По поверхности покрытия бетонную смесь раскладывают с таким расчетом, чтобы после ее уплотнения отремонтированная поверхность была выше существующего покрытия на 1-2 см. Если ремонт покрытия осуществляется картами, то бетонную смесь разравнивают таким образом, чтобы после уплотнения она находилась в одном уровне с существующим покрытием.

В последние годы разработан способ ремонта цементно-бетонных покрытий с применением коллоидного цементного клея, который готовят на месте работ в виброклеесмесителе-активизаторе. Клей состоит из портландцемента марки 600 - 70% и песка - 30%; вода добавляется из расчета получения водоцементного отношения, равного 0,3. Перемешивание клея длится 5-7 мин.
Технология ремонта заключается в нанесении клея слоем 2-3 см жесткими капроновыми щетками на тщательно очищенную поверхность покрытия. Затем по клею укладывают и равномерно распределяют слой высокопрочного бетона. Для приготовления 1 м3 бетонной смеси необходимо 420 кг портландцемента, 180 кг кварцевого молотого песка, 1600 кг обычного кварцевого песка; 180 л воды и 1,8 л сульфитно-дрожжевой бражки.
Бетонную смесь уплотняют виброплощадкой за 2-3 прохода по одному следу. Толщина наращиваемого слоя бетона может быть в пределах 1,5-5 см. Свежеуложенную смесь засыпают слоем влажного песка и выдерживают в течение суток, после чего открывают движение.
Были разработаны также методы ремонта цементно-бетонных покрытий с применением полимерных материалов и, в частности, эпоксидных смол. Ремонт бетонных покрытий с применением эпоксидных смол по сравнению с обычным методом ремонта обеспечивает сокращение расхода каменных материалов в 10-15 раз; ускорение открытия движения с 15 сут до 6-8 ч; надежное сцепление наращиваемого слоя со старым бетоном; высокие прочностные показатели наращиваемого слоя и его химическую стойкость.
Для ремонта цементно-бетонных покрытий можно рекомендовать эпоксидный клей следующего состава:

В отдельных случаях в эпоксидный клей может быть добавлен портландцемент в количестве 15-25%. Эпоксидную смесь в зависимости от характера повреждений готовят из эпоксидного клея и минеральной смеси в соотношении от 1:3 до 1:7. Гранулометрический состав минерального материала, используемого для приготовления эпоксидной смеси, подбирают по принципу наибольшей плотности. Примерный состав минеральной смеси: 65-70% каменной мелочи размером 1,25-5 мм и 30-35% чистого кварцевого песка или каменной мелочи размером 0,5-1,25 мм. Для заделки раковин используют смесь в соотношении 1:5 или 1:6. Для ремонта кромок швов и мест, где затруднено уплотнение, применяют наиболее жирную смесь в соотношении 1:3 или 1:4.
При ремонтных работах эпоксидный клей готовят небольшими порциями 10-20 кг. Для приготовления клея в эпоксидную смолу вливают дибутилфталат и тщательно перемешивают, после чего вводят полиэтиленполиамин и вновь тщательно перемешивают до получения однородной смеси. Приготовленный эпоксидный клей может быть использован для приготовления эпоксидной смеси или для розлива по ремонтируемой поверхности с последующей россыпью каменной мелочи и уплотнением. Эпоксидная смесь во избежание потери жизнеспособности клея должна быть уложена в дело не позже чем через 1 ч после ее приготовления.
Очистку ремонтируемых участков производят химическим или механическим способом с особенной тщательностью. Раковины и мелкие выбоины прогрунтовывают эпоксидным клеем из расчета 0,5 кг/м2 при помощи жестких волосяных кистей, заполняют эпоксидной смесью состава 1:5, уплотняют трамбовкой и заглаживают кельмой в уровень с поверхностью покрытия. Движение открывают через 5-8 ч после окончания ремонта.
Цементно-бетонные покрытия, подверженные шелушению, предохраняют от дальнейшего разрушения защитно-выравнивающим слоем толщиной 3-5 мм. Для устройства защитно-выравнивающего слоя на очищенную и сухую поверхность покрытия тонким ровным слоем разливают эпоксидный клей. Норма расхода эпоксидного клея в зависимости от состояния ремонтируемой поверхности составляет 1-1,5 кг/м2. По слою эпоксидного клея рассыпают чистую и сухую каменную мелочь твердых горных пород крупностью 2,5-3,5 мм из расчета 5-5,5 кг на 1 кг эпоксидного клея. Каменную мелочь укатывают катками массой 1-1,5 т за 2-3 прохода по одному следу через 20-30 мин после россыпи. Движение открывают через 5-7 ч после окончания уплотнения.
Сравнительно высокая стоимость эпоксидных смол служит препятствием широкому внедрению этого способа ремонта. Однако в отдельных случаях, когда требуется ремонт отдельных плит на дорогах с интенсивным движением, которое невозможно закрыть на длительный период, этот способ ремонта может оказаться наиболее целесообразным.
При эксплуатации жестких покрытий в результате деформации земляного полотна можно наблюдать просадки отдельных плит. Покрытие можно исправить при условии, если оно не слишком растрескалось. Устранить просадки и выровнять плиты можно домкратами с одновременным поддувом песка, а также нагнетанием под плиты пластичных материалов. При использовании домкратов плиту поднимают одновременно в нескольких точках, и через заранее высверленные отверстия нагнетают песок. Поскольку впоследствии осадки грунта под плитой практически не бывают, плиту поднимают заподлицо с проезжей частью и отверстия заполняют бетоном.
При ремонте просевших бетонных плит раствором его нагнетают под просевшую плиту, благодаря чему плита поднимается до первоначального положения. Используемая при этом смесь может состоять из грунта и воды и одной или нескольких добавок. В качестве добавок обычно используют цемент. Раствор, введенный под плиту, твердеет, и несущая способность основания восстанавливается.
Целесообразно заполнять пустоты под плитами песком, обработанным органическими вяжущими. Под влиянием нагрузок, действующих на плиту, обработанный песок склеивается, образует плотную массу, и не выдавливается из-под плит. Однако песок, обработанный битумом, имеет тенденцию к преждевременному слеживанию и образованию комьев, затрудняющих его нагнетание.
В зарубежной практике для заполнения пустот под бетонными плитами применяют смесь песка с вяжущим, состоящим из битуминозного порошка и растворителя, который должен быть адсорбирован на поверхности какого-либо твердого материала. Смесь песка, органического материала и твердого адсорбента с растворителем не слеживается. В дальнейшем растворитель, находящийся в порах адсорбента, начинает взаимодействовать с битуминозным порошком и образует вяжущий материал, склеивающий песчаную массу. Примерный состав смеси: 100 ч. по массе сухого песка фракций 0-4 мм, 10 ч. трепела, дегтярное масло с температурой кипения от 250 до 400° С в количестве одной третьей от массы трепела и 2 ч. порошкообразного каменноугольного песка с температурой размягчения 90°. Смесь перемешивают в смесителе принудительного действия и нагнетают в пустоты под плитами сжатым воздухом.
В практике эксплуатации цементно-бетонных покрытий наблюдаются случаи, когда дорожная одежда не удовлетворяет по прочности требованиям, возникающим при движении транспортных средств повышенной грузоподъемности. В этом случае усиливают существующее покрытие наращиванием слоя бетона. Укладка нового слоя бетона возможна как непосредственно на существующее покрытие, так и на разделительную прослойку из стабилизированных материалов.
Толщину слоя усиления можно определить по формуле

где h - толщина слоя усиления, см; и k - коэффициенты, принимаемые при сращивании слоев; k1=1,05; k=1; при укладке верхнего слоя на разделительной прослойке k1=1,2; k=1; hм - толщина монолитного бетонного покрытия из материала верхнего слоя, рассчитанного на новую нагрузку, см; Е1 и Е - модули упругости бетона существующего покрытия и слоя усиления, кгс/см2 (Па); h1 - толщина существующего покрытия, см.
При усилении цементно-бетонных покрытий в наращиваемом слое необходимо предусмотреть штыревые соединения в местах сквозных температурных швов. Все работы по усилению покрытий выполняют комплектом бетоноукладочных и отделочных машин по технологии, применяемой при строительстве покрытий.
Ремонт тротуарных покрытий из цементно-бетонных и железобетонных плит состоит в заделке поврежденных швов, устранении просадок отдельных плит и замене износившихся или поврежденных плит. Восстановление швов между плитами заключается в их очистке от пыли и грязи, а также старого заполнителя и заполнении новыми материалами (песком или цементным раствором). Просевшие плиты поднимают и сдвигают в сторону, а места просадки засыпают песком и тщательно уплотняют. По уплотненной поверхности укладывают плиты, осаживая их деревянными трамбовками (мелкие плиты) или вибраторами, а затем заделывают швы между плитами.
Работы по капитальному ремонту покрытий дорог и тротуаров из сборных плит, когда необходимо заменить плиты на больших участках, осуществляют после разборки старого покрытия по той же технологии, которую ведут при новом строительстве.

Цементобетонное покрытие – покрытие капитального жесткого типа, предназначенное для любого грузонапряженного движения.

​Подобные покрытия отличаются:

​- высокой прочностью;

— долговечностью;

— более безопасным уровнем движения в ночное время;

— высоким коэффициентом сцепления покрытия, который не изменяется при увлажнении;

— высоким уровнем механизации и автоматизации;

— возможностью вести строительные работы при неблагоприятных условиях;

— малым износом покрытия (0,1-0,2 мм/год).

​При всех вышеописанных и очевидных положительных моментах существуют и недостатки данных типов покрытия:

​- трудности возникающие при ремонте покрытия;

— невозможность открывать движение сразу после окончания строительства;

— необходимость устройства деформационных швов.

​Цементобетонные покрытия при высоте насыпи более 1,5 метров строят на второй год.

​Требования к дорожным ц/б покрытиям:

​Цементобетон должен быть прочным и морозостойким (F).

Морозостойкость оценивается числом циклов попеременного замораживания и оттаивания водонасыщенных образцов в возрасте 28 суток без снижения прочности более чем на 25% и потери в массе не более 5%.

Дорожные цементобетонные покрытия подразделяют на марки, характеризующие его прочность на растяжение при изгибе и сжатии.

Российские дороги

Автомобильные дороги, расположенные на территории Российской Федерации, подразделяются на:
1) автомобильные дороги федерального значения;
2) автомобильные дороги регионального или межмуниципального значения;
3) автомобильные дороги местного значения;
4) частные автомобильные дороги.

Автомобильные дороги в зависимости от вида разрешенного использования подразделяются на автомобильные дороги общего пользования и автомобильные дороги необщего пользования.

В 2009 г. было введено 3004 км дорог общего пользования, что в 1,3 раза превышает объем ввода в 2008 г., в том числе федеральных дорог - 1159 км. Искусственных сооружений в 2009 г. сдано 16 470 п.м. После капитального и текущего ремонта введено 4550 км федеральных автодорог (на 22% больше указанного в Программе), искусственных сооружений - 18 тыс. п. м (на 44% выше объемов 2008 г.). При этом ассигнования дорожного строительства из федерального бюджета составили 342,9 млрд. руб., субсидии субъектам РФ - 104,3 млрд. руб.

Несмотря на то, что федеральные автомобильные дороги составляют лишь 7,8% от общей протяженности сети автомобильных дорог общего пользования, на них приходится до 50% интенсивности движения. Твердое покрытие имеют более 546 тыс. км автомобильных дорог, остальные 54 тыс. км представляют собой грунтовые дороги.

Таблица 1.
Виды дорожных покрытий и степень их распространения в России

Источник. ABARUS Market Research по данным открытых источников.

Грунтовые покрытия и основания, стабилизированные органическими и неорганическими вяжущими материалами, применяются в основном для внегородских дорог. Преимуществом таких покрытий является отсутствие потребности в каменных материалах и дешевизна.

Количество и качество автомобильных дорог по-прежнему не соответствуют запросам растущей экономики, несмотря на то, что средства из бюджетов всех уровней выделяются все в больших объемах, а также предпринимаются попытки привлечения частного капитала к строительству и реконструкции дорожных и инфраструктурных объектов.

Европейские дороги создаются на бетонной основе, российские, в основном, на песке. При этом, по разным данным, от 30% до 90% российских дорог не отвечают транспортным нормам.

Альтернативы

В России при строительстве дорог по-прежнему применяется морально устаревшая, дорогая и медленная технология асфальтобетонного покрытия, к тому же не слишком пригодная для климата России и требующая частого ремонта. По мнению исследователей, использование такой технологии ведёт в финансово-технологический тупик. Выходом из него могло бы стать использование бетонных технологий, в частности, технологии бетонных плит, стянутых стальными тросами, которая активно используется в США, позволяя быстро, недорого и качественно строить дороги .

Сегодня существует много хороших технологий в дорожном строительстве. В некоторых регионах страны (например, в Калужской области) применяют щебёночно-мастичные асфальтобетоны (в таблице под номером 6), и по заверению местного руководства те дороги, которые были построены с применением данной технологии 6-8 лет назад, на сегодняшний день не дали ни одной трещины. В среднем такое строительство обходится дороже на 30-40%, но эти затраты окупаются в течение первых 1,5-2 лет.

Однако наибольшее внимание в настоящее время уделяется внедрению цементно-бетонных дорог. Этот интерес, впрочем, как и многое новое, что предлагается в России, основан на передовом зарубежном опыте, в данном случае - США, Германии и Польши, где автодороги с цементно-бетонным покрытием получили большое распространение, поскольку имеют более длительный срок эксплуатации и не нуждаются в больших расходах на содержание. В основном большинство специалистов ссылаются на опыт Соединённых Штатов Америки, где сегодня 35-40% дорог строится именно по этой технологии. В США разработана целая программа, которая позволяет строить цементно-бетонные дороги со сроком службы более 60 лет.

В настоящее время цементно-бетонные дороги составляют всего порядка 2% в сети автомобильных дорог России общего пользования с твердым покрытием и 8% - в сети федеральных дорог. За период с 1993 по 2000 годы протяженность федеральных цементно-бетонных дорог выросла немногим более чем на 9%, а асфальтобетонных - на 30%, что не соответствует мировым тенденциям дорожного строительства и ведет к излишней трате сил и средств.

Почти все дороги в США строятся с бетонным основанием, на которое нанесен тонкий слой асфальта. Такое несложное инженерное решение, собственно, и называется асфальтобетоном. В то время как в России этот термин применяется в отношении традиционного асфальтового покрытия, где связующим веществом выступает битум, а не цемент. В России под асфальт время от времени кладут монолитное основание, но делают его, как правило, из так называемого «тощего» бетона низкого качества, что в прямом смысле дискредитирует эту технологию.

Насколько известно

Что касается истории, то еще в 1913 г. в Тифлисе была построена первая дорога с бетонным покрытием. А бетонные дороги, построенные немцами в Калининграде в период Великой отечественной войны, надежно служат до сих пор. Цементно-бетонные покрытия внедрялись еще в СССР, но применение нашли в основном в жестких климатических условиях Сибири и Крайнего Севера в 1960-1970-е годы (для подъезда к месторождениям полезных ископаемых). Но к началу 90-х гг. строительство цементно-бетонных дорог было окончательно свернуто. К 1993 году общая протяженность таких автодорог составила всего 9,366 тыс. км. Поэтому одна из нынешних сложностей заключается в том, что за 2 десятка лет почти не осталось инженеров, знакомых с этой технологией.

В России можно насчитать лишь несколько регионов, которые более-менее активно используют цементобетон в дорожном строительстве. К примеру, «Новосибирскавтодор» применяет эту технологию не только на трассах, но и в городе. Также в Приморском крае новые магистрали строятся с цементно-бетонным покрытием. Есть такие магистрали в Тюменской области. Однако Новосибирская область - признанный лидер. Здесь, как и в Европе, цементно-бетонных дорог более 20%.

Цементно-бетонные дороги. Что это такое

Цементно-бетонные покрытия бывают различными. Они разделяются на монолитные и сборные, однослойные и двухслойные, армированные и неармированные, причем применяется как обычный бетон , так и предварительно напряженный. Цемент для каждой из этих конструкций должен удовлетворять дополнительным специфическим требованиям.

Чаще всего, такая дорога - не монолитное полотно. Если дорогу покрыть сплошной лентой бетона, то при изменениях температуры (днем и ночью, летом и зимой) бетонная плита будет изменяться в размерах - расширяться и сокращаться, и в ней возникнут напряжения, которые могут привести к растрескиванию бетона.

Как правило, цементно-бетонное дорожное покрытие представляет собой плиту толщиной 18-24 сантиметра. Поэтому на бетонной дороге на определенном расстоянии делаются швы расширения - миллиметровые зазоры. Швы заполняют эластичной мастикой из битума, чтобы в основание под плиту не проникала вода. Швы расширения в умеренном климате устраивают через 20-30 метров. Это расстояние зависит от температуры бетонной смеси в момент укладки, а также от климата местности.

При охлаждении покрытия до температуры меньшей, чем температура бетонной смеси в момент укладки, бетон будет сжиматься, и бетонная плита может дать трещины. Во избежание появления таких трещин покрытие разделяется швами на расстояниях меньших, чем те, при которых возникают опасные напряжения. Такие швы устраиваются обычно на расстоянии 5-10 метров и представляют собой прорези, глубина которых равна одной трети толщины плиты. Эти швы называются швами сжатия. Когда в бетоне появляются напряжения от сжатия при охлаждении, бетонная плита растрескивается в наиболее слабом месте - по сечению, ослабленному надрезом. Шов сжатия заливают мастикой так же, как и шов расширения.

По оси дороги также устраивают шов по типу швов сжатия, - иначе возможно образование продольной трещины.

Таким образом, цементно-бетонное дорожное покрытие - непрерывное, но состоит из отдельных плит. Во избежание нарушения монолитности всего покрытия, а также для передачи нагрузки от движущихся машин от одной плиты к другой в швах устанавливают специальные металлические стержни.

Существует вариант создания и монолитного бетонного полотна, но эта технология сложнее. Специалисты убеждены, что ставку нужно делать на сборные преднапряженные цементобетонные конструкции, но на новой технологической основе и с другими инженерными решениями. Так, в США делают плиты со сплошными каналами. Через эти отверстия пропускается защищенный стальной канат, и домкратами натягивается горизонт сразу из 30-40 таких плит. Такое «постнапряжение» бетона решает проблему оседания плит относительно друг друга.

Преимущества

Цементно-бетонные дороги долговечнее асфальтобетона в 5-6 раз, их срок службы может достигать 50 лет и более. Они стойки к агрессивному воздействию среды, обеспечивают высокое сцепление с колесом и отсутствие пыли. Полотно относительно мало истирается (0,1 мм в год), толщина покрытия из него не превышает 16-22 см.

Помимо прямых экономических выгод при строительстве, бетонное покрытие дает значительные технико-экономические преимущества при эксплуатации дороги. Кроме того, их прочность и износостойкость позволяют пропускать грузовые автомобили с большим объемом грузов и повышать интенсивность дорожного движения, что приобретает особое значение в контексте транспортных проблем России.

Высокая долговечность бетона позволяет сократить расходы на содержание и ремонт до минимума. Срок службы бетонного покрытия автомобильной дороги в несколько раз больше по сравнению с покрытием из асфальтобетона. Против асфальтных дорог работает еще и такой фактор, как отсутствие качественных дорожных битумов, которые российская промышленность практически не выпускает. И если продолжать строить дороги с применением битума и делать асфальтобетон, то, несмотря на масштабное финансирование и внедрение инноваций, из порочного ремонтного круга российской дорожной отрасли не выбраться.

Таким образом, мы можем сказать, что по сравнению с асфальтобетонными цементно-бетонные покрытия обладают рядом технических особенностей и технико-экономических преимуществ. Бетонные дорожные покрытия имеют:
* большую прочность и могут пропускать все виды тяжелого автомобильного транспорта;
* достаточно высокую шероховатость поверхности покрытия, допускающую движение транспорта с большими скоростями во влажную погоду;
* малый износ поверхности, большой срок службы покрытия до капитального ремонта;
* незначительный объем работ по текущему ремонту;
* малое сопротивление движению транспорта;
* значительную экономию в каменных материалах;
* возможность механизации всех видов строительных работ.

Высокие транспортно-эксплуатационные качества и возможность полной механизации строительных работ выдвигают бетонные покрытия дорог на первое место в мире среди усовершенствованных покрытий. В настоящее время ведущие строительные компании обеспечивают качество цементно-бетонных дорог за счет армирования полотна специальными сетками из различных материалов, например, углеродистых, и улучшения бетонных составов за счет введения различных добавок.

Таким образом, мы видим, что технология укладки цементно-бетонных дорог вовсе не проста. Кроме этого, цементно-бетонные покрытия нужно укладывать на прочные и морозостойкие основания.

Возможности и сложности

В России строительство и реконструкцию цементно-бетонных дорог можно осуществлять исключительно за счет отечественных материалов, нарастив тем самым объемы выпуска дорожного цемента и других необходимых строительных материалов, а также увеличив число рабочих мест.

Цемент, бетон и преднапряженный железобетон можно производить в любом регионе вдоль строящихся трасс, потому что необходимые ресурсы в России имеются практически везде.

Но когда дорожно-строительная организация отдаёт проектно-сметную документацию на экспертизу, проводимую в процессе тендера, то главный критерий, по которому она должна пройти как будущий исполнитель строительства , - это соответствие единственно имеющимся СНиПам времен 70-х гг. и границам стоимости. Но по этим требованиям ни одна современная технология дорожного строительства не проходит, включая цементно-бетонные покрытия. Поэтому очень важно на законодательном уровне изменить требования к условиям торгов, потому что не только цена должна служить ключевым показателем выгоды строительства, но и долговечность построенных дорог.

Изменения, даже в пользу самых выгодных технологий, всегда даются нелегко. Еще в советские времена руководство промышленности опасалось, что при переходе на цементобетон высвободится до 70% оборудования, предназначенного для производства и укладки асфальта, а загруженность имеющейся базы упадет на 15-20%. Были сложности с хранением цемента и сроками его годности, необходимо было создавать новые логистические механизмы. Осложнились бы механизмы планирования, возникли немалые издержки на перевооружение отрасли бетоноукладочной техникой. Кроме этого, в то время отсутствовали экономичные конструктивные решения, а объемы выпускаемых дорожных цементов и бетонов были малы. В связи со всем вышеперечисленным ожидалось резкое подорожание строительства.

Сейчас многие из этих трудностей решаются более безболезненно, но в целом, такие масштабные изменения, конечно, требуют больших капитальных вложений. Тем более что спустя 30 лет технология сборного и монолитного железобетона видится уже чуть ли не единственным выходом из технологического тупика.

Развитие данной технологии определяется главным образом государственной политикой, поскольку основной объем финансирования дорожного строительства обеспечивает федеральный бюджет. Кроме того, государство должно взять на себя часть рисков по непрерывной загрузке предприятий, обладающих передовыми мощностями. Стоимость современного оборудования для укладки цементно-бетонного дорожного полотна составляет несколько миллионов евро. Инвестировав в оборудование, компания должна быть уверена, что в будущем не прекратятся заказы на этот вид работ.

Перспективы

В 2010 г. планировалось увеличить протяженность автомобильных дорог общего пользования федерального значения, соответствующих нормативным требованиям к транспортно-эксплуатационным показателям, до 21 574 км. Однако для эффективного функционирования дорожного хозяйства этого не достаточно.

Стратегия модернизации заключается в том, чтобы удержать дорожную сеть от коллапса. Ни в одном документе планирования строительства дорог не говорится о внедрении каких-либо новых технических решений. Ставку автоматически предлагается делать на асфальтобетон - крайне несовершенную технологию, особенно в климатических условиях России. Асфальт является нежестким покрытием с низкой морозостойкостью, плохо реагирует на жару, страдает ярко выраженной колейностью, работает всего от двух до пяти лет, особенно в условиях нарастания максимальных нагрузок на заднюю ось грузовиков и фур (фактически они уже доходят до 12 т) и взрывного роста числа автомобилей в стране.

При таких нагрузках дороги из асфальтобетона просаживаются, выходя из строя намного раньше любых гарантийных сроков. Число недоремонтов нарастает. Цена на битум растет вместе с ценой на нефть, на рынке начинает ощущаться его острая нехватка. В бюджетах на строительство уже фигурируют астрономические цифры. Так, строительство одного километра шоссейной дороги первой категории уровня Киевского шоссе обходится сегодня, по данным «Трансстроя», в среднем в 1 млрд. рублей (свыше 40 млн. долларов). Дорога третьей категории обходится в 200 млн. рублей (для сравнения: на 2007 год Росавтодору было выделено 150 млрд. рублей). И это притом, что самый хороший асфальт при нынешних нагрузках на дороги не требует ремонта в лучшем случае в течение 5 лет. Климат, культура управления, коррупция, устаревшие технологии, нарушение технических нормативов и отсутствие технических стандартов - все это держит систему в подвешенном состоянии, не давая ей развиваться.

Опять вспомним Новосибирск. При строительстве Северного объезда, сданного в ноябре 2009 года, было применено цементно-бетонное покрытие. Применять асфальт строители не планировали по нескольким причинам. Стоимость асфальтовой и бетонной трассы примерно одинакова, при этом средний срок жизни асфальтового покрытия 12-14 лет, бетонного - 25 лет. Благодаря отказу от асфальта в 1,5 раза снижается и стоимость содержания дорожного полотна.

Эта автомагистраль протяженностью 76 км (цементно-бетонный слой толщиной 24 см и шириной 16,5 м на основании из пескоцемента толщиной 18 см) потребовала 50 тыс. тонн цемента. Это около 6,5 тыс. центнеров на 1 километр (658 кг на один погонный метр). Как уже было сказано выше, в России в год строится около 3-3,5 тыс. км дорог общего пользования. Если хотя бы половина из них будет возводиться цементно-бетонным способом, это способно повысить спрос на цемент только для данных целей дорожного строительства на 1 млн. тонн (без учета строительства объектов дорожной инфраструктуры и текущего ремонта).

В будущем строительство дорог с бетонным покрытием должно возрастать, они должны становиться основным видом магистральных дорог.

Цементобетон не только для дорог

Цементно-бетонное покрытие может быть также широко использовано при строительстве аэродромов, которых в России не хватает. Многие европейские города, имеющие от 100 тыс. населения, располагают международными аэропортами. В России же сегодня даже крупные областные центры между собой сложно связать авиатранспортом. Для активного экономического взаимодействия российским городам необходимо располагать действующими аэропортами, а в случае сотрудничества с иностранными инвесторами - международными аэропортами соответствующего качества для беспрепятственного осуществления авиаперевозок. В Советском Союзе во всех регионах существовали десятки аэродромов местного значения, и это очень помогало в решении многих жизненно важных проблем. Сегодня многие из этих аэродромов полностью утрачены.

Цементно-бетонную технологию также планируют применять в обустройстве железных дорог в качестве основания под рельсы. И хотя в этой сфере использование не обещает быть масштабным, так как сопряжено со специфическими сложностями, имеющие место попытки свидетельствуют о широком потенциальном спектре применения цементно-бетонных покрытий, что, в свою очередь, поднимает уровень востребованности цемента и бетона в экономическом развитии страны.

В. НИКОЛЬСКАЯ, директор по исследованиям аналитического агентства ABARUS Market Research