На тему: аналіз впливу різноманітних чинників на тріщиноутворення нежорстких дорожніх одягів

На тему: Аналіз впливу різноманітних чинників на тріщиноутворення нежорстких дорожніх одягів

 

 

Зміст

 

Вступ

1. Огляд негативного впливу тріщиноутворення на транспортно експлуатаційний стан автомобільних доріг

2. Аналіз основних причин та факторів, впливаючих на утворення тріщин

2.1 Вплив факторів кліматичного порядку

2.2 Вплив факторів технологічного порядку

2.3 Вплив факторів втомлено-часового порядку

3. Аналіз видів та частості тріщиноутворення в залежності від регіональних умов

4. Оцінка динамічного впливу транспортних засобів на тріщиноутворення

5. Оцінка зниження несучої здатності дорожніх конструкцій під впливом крізних поперечних тріщин

6. Прогнозування тріщиноутворення нежорстких дорожніх одягів

7. Сучасні способи ремонту тріщин на дорожніх покриттях

7.1 Розробка тріщин

7.2 Застосування геосинтетиків

7.3 Застосування щебенево – мастичного асфальтобетону

7.4 Інші методи ремонту тріщин

7.5 Устаткування для ремонту тріщин

8. Економічна ефективність пропонуємих ремонтних заходів

8.1 Визначення кошторисної вартості виконання робіт щодо ремонту тріщин

8.2 Розрахунок економічної ефективності розглянутих технологій ремонту

Загальні висновки

Перелік посилань

 

 

Вступ

 

Автомобільний транспорт представляє собою одну з найважливіших галузей господарства України. В Україні, як і в інших країнах світу, автомобіль знаходить широке застосування для господарських і ділових поїздок, для поїздок до місць короткочасного та тривалого відпочинку та ін. Відбувається процес автомобілізації, суть якого заключається в швидкому рості автомобільного парку та в проникненні автомобіля в усі сфери економічної та соціальної діяльності людини.

Продуктивна робота автомобільного транспорту, ефективне використання особистих автомобілів вимагають наявності розвинутої мережі облаштованих автомобільних доріг.

Ефективність роботи автомобільного транспорту багато в чому залежить від технічного рівня і стану доріг. При погіршенні технічного стану дороги знижується продуктивність і безпека дорожнього руху, підвищується собівартість перевезень.

Сучасні автомобільні дороги повинні забезпечувати безпеку дорожнього руху, враховуючи при цьому психофізіологічні здібності сприйняття водіями дорожніх умов. Повинні бути підвищені і вимоги до зручності руху на дорогах.

Забезпечення ефективних заходів з підвищення безпеки дорожнього руху, зменшення його негативного впливу на навколишнє середовище – все це являється складним соціально-економічним та технічним завданням. Вирішується воно шляхом будівництва нових доріг, реконструкції існуючих, підвищення транспортно-експлуатаційного рівня мережі доріг, що вже склалася.

Тенденції розвитку дорожнього господарства України дозволяє зробити висновок про те, що при обмежених фінансових ресурсах на перше місце виступають роботи по збереженню мережі існуючих доріг та забезпеченню вимагаємого транспортно-експлуатаційного стану. Аналіз літературних джерел свідчить про те, що на дорогах домінують деформації і руйнування, пов’язані з недостатньою деформаційною здатністю асфальтобетонних покриттів при від’ємних температурах. В залежності від регіонів, а відповідно і від природно-кліматичних умов, тріщини в асфальтобетонних покриттях являються одним із основних чинників, що призводять до руйнування дорожніх покриттів. Наступним аспектом цієї проблеми являється негативний вплив наскрізних тріщин на водно-тепловий режим земляного полотна. Деструктивний характер води яка потрапляє через такі тріщини, проявляється передусім в перезволоженні ґрунту основи, втрати його несучої здатності і як наслідок, в руйнуванні асфальтобетонного покриття в прилеглій зоні.

Викладене вище свідчить про необхідність розробки та реалізації при ремонті і реконструкції доріг заходів, які дозволили б підвищити тріщиностійкість асфальтобетонних покриттів, продовжити строки їх служби та знизити витрати на їх утримання.

Метою даної магістерської роботи є аналіз факторів які впливають на тріщиноутворення та оцінка його негативного впливу на дорожні одяги нежорсткого типу, обґрунтування методів ремонту даного виду руйнування.

 

 

1. Огляд негативного впливу тріщиноутворення на транспортно - експлуатаційний стан автомобільних доріг

Найбільш поширеними на території України є покриття, які влаштовують з використанням асфальтобетону. Поряд з високими технологічними та експлуатаційними показниками таке покриття володіє суттєвими недоліками – високою чутливістю до температурно-зволожувальної дії, безперервним змінам міцності та деформативних характеристик в часі у зв’язку з природним старінням в’яжучого, що суттєво ускладнює прогнозування їх довговічності.

Багаточисельні досліди показують, що умови роботи дорожніх одягів з такими покриттями в значній мірі визначаються фізико-хімічними, механічними та погодно-кліматичними факторами, в результаті спільної дії яких відбувається зміна якісних характеристик покриття в процесі експлуатації. При вивченні особливостей роботи дорожніх покриттів з асфальтобетонних сумішей неможливо розглядати ізольовано вплив на них тільки однієї окремої групи факторів, вони повинні розглядатися комплексно, так як в комплексі результат з впливу буде різко відрізнятися від впливу кожного з факторів окремо. Асфальтобетон в конструкції дорожнього одягу абсолютно завжди знаходиться в напруженому стані, дана обставина зв’язана з тим, що виникаючі в ньому напруження ніколи повністю не релаксують. При постійній наявності в асфальтобетоні залишкової напруги, покриття під впливом даної напруги буде руйнуватися. Руйнування у вигляді тріщин відбудеться, коли сумарна, яка накопилася в покритті, деформація асфальтобетону прирівняється до граничного значення з тривалості для даного матеріалу.

Тріщини найбільш небезпечний вид руйнування дорожнього покриття з точки зору порушення його суцільності.

Відомо, що самі по собі тріщини не мають значного впливу на безпеку і комфортабельність руху по дорогам. Серйозну небезпеку для транспорту і великі додаткові затрати, пов’язані з утриманням доріг, викликають наслідки цих тріщин. За даними різних джерел першопричиною виникнення від 70% до 90% вибоїн є наявні в дорожніх покриттях тріщини.

Особливо активно процес виникнення вибоїн розвивається у весняний період, чому сприяє чергування додатних і від’ємних температур повітря та покриття, наявність води в порах покриття. Проникаючи в раковини та мікро тріщини покриття, вода здійснює розклинюючи дію, яке значно збільшується при її замерзанні. Зв’язки між частками матеріалу послаблюються і під впливом коліс автомобіля утворюється вибоїна, яка може швидко збільшитися.

Наїжджаючи на вибоїну, колесо отримує поштовх, що призводить по повторного динамічного удару на деякій відстані за вибоїною. При багаторазовому повторенні цього навантаження утворюється наступна раковина або тріщина, які потім зливаються в одну велику вибоїну.

Іншим аспектом проблеми тріщино утворення є негативний вплив крізних тріщин на водно-тепловий режим земляного полотна. Деструктивний характер води, яка поступає крізь такі тріщини проявляється, перш за все, в перезволоженні ґрунту основи, витрати його несучої здатності та, як наслідок, у руйнуванні асфальтобетонних покриттів у прилягаючих зонах.

Тріщини на покриттях бувають різних розмірів і форми. На асфальтобетонних та інших покриттях, побудованих з використанням органічного в’яжучого, тріщини можуть бути одиночні поперечні, повздовжні, косі та у вигляді сітки.

Утворення тріщин є головною причиною передчасного руйнування дорожнього одягу: існує закономірність зниження міцності дорожнього одягу нежорсткого типу в залежності від наявності тріщин. Також при обстеженні дорожніх конструкцій було встановлено, що найбільша неоднорідність вологості та щільності, а також і міцність спостерігається у верхній частині земляного полотна в місцях де є або відремонтовані тріщини. В цих місцях середня вологість ґрунту полотна на 15-30% вища, ніж в місцях де немає порушення поверхні покриття, що веде до значного зниження щільності і міцності ґрунту і ослаблення в цих місцях дорожніх конструкцій в цілому(в місцях наявності тріщин на перезволожених ділянках під динамічною дією важкого автомобільного транспорту можуть виникати просадки).

Негативний вплив тріщин у шарі асфальтового одягу полягає в тому, що вода проникає в шар асфальтового одягу, а при тріщинах, що йдуть крізь весь дорожній одяг, і в основу. Проникнення води спричиняє поява наступних ефектів:

– підвищення вмісту води в неукріплених шарах знижує несучу здатність неукріпленого несучого шару й будівельної основи.

– замерзаючи, вода в дорожній конструкції може привести як до відшаровування асфальтобетонного покриття й місцевого руйнування структури асфальту в шарах покриття, так і до пучення у нижніх шарах, викликаних морозом.

Збиток, заподіюваний у результаті цього, зв'язаний, як правило, з ремонтом шару асфальтобетонного одягу, або навіть із повним відновленням дорожньої конструкції. Крім того, через проникнення кисню крізь тріщини прискорюється процес старіння бітуму.

Крім того, виконання ремонтних робіт на асфальтобетонних покриттях супроводжується частковим або повним перекриттям руху у даному напрямку. Це призводить до затримки транспортних засобів, що в свою чергу веде до подорожчання вартості перевезення вантажів та пасажирів. Часті ремонти ведуть до значних капітальних вкладень в експлуатацію автомобільних доріг.

Розробка тріщин під кутом

 

Застосування даної технології за порівнянням з традиційною сприяє підвищенню модуля пружності дорожнього одягу в цілому і опору розтягу при згині. Раціональна величина кута скосу розробки крізної тріщини становить 45-75⁰. Ремонт крізних тріщин за розробленою технологією дозволяє підвищити модуль пружності в 2-2,2 рази, а розтяг при згині в 5-6 разів.

При прикладенні навантаження над розробленою тріщиною руйнуюче зусилля повинно змінюватись в залежності від товщини підсиленого шару та кута розробки тріщини. Так як руйнування буде йти по найбільш ослабленому січенні, то його величина буде змінюватись від відношення , тобто при куті скосу розробки тріщини α=60⁰, S_мс=1,16h₂q, а при куті скосу розробки тріщини α=30⁰, S_мс=2h₂q, де

S_мс – площа січення в долях h₂ висоти підсиляємого шару,

q – міцність міжшарового зчеплення.

Чим товще шар підсилення h₁, тим можливо менше вимагається кут скосу розробки тріщини, так як збільшується його розподільча можливість і навпаки, чим менше товщина шару підсилення, тим більше потрібен кут скосу розробки тріщини. Розробка тріщини під кутом в пісиляємому шарі дозволяє здійснювати взаємну роботу як підсиляємого шару, хоча і з деяким послабленням його, так і підсилямого шару з шаром підсилення [28].

 

 

Рисунок 7.1 - Залежність кута скосу розробки тріщини від товщини шару підсилення

 

h₁, h₁', h₁'', h₁''' – укладуємий шар підсилення різної товщини;

h₂ – підсиляємий шар;

α_1, α₂, α₃ – кути скосу розробки тріщини;

Р – інтенсивність вертикального навантаження.

 

Застосування геосинтетиків

Метою застосування посилення зі склосіток є перерозподіл горизонтальних напруг у шарі асфальтобетону й зниження активних напруг завдяки поглинанню напруги скловолокнистим матеріалом. Завдяки функції перерозподілу зусиль сильно знижуються місцеві навантаження в асфальтобетоні, він довше залишається працездатним, що веде до зменшення тріщин. Тим самим помітно збільшується строк експлуатації всього дорожнього одягу. Виконує слідуючи функції:

1. Як зчіплюючий матеріал, посиленого скловолокном між шаром асфальтового покриття й несучим шаром асфальту.

2. Як скловолокнисті ґрати або нетканий матеріал, що зчіплює (з поліефіру), посиленого скловолокном між несучим асфальтним шаром або сполучним шаром асфальту й наявною конструкцією.

Посилення скловолокном перешкоджає при такій вставці, насамперед новотвору тріщин у несучому шарі асфальту поверх наявних тріщин в існуючій конструкції, тобто, насамперед, утворення тріщин на стиках бетонних плит, якщо стара бетонна дорога покривається асфальтобетоном.

 

Рисунок 7.2 - Функції посилення дорожнього одягу

 

Утворення тріщин через коливання температур у нижніх шарах відбувається внаслідок коливань температури в дорожній конструкції під асфальтобетоном відбувається зміна ширини тріщини. Через це в області тріщини виникають напруги, що розтягують, в асфальтобетоні. Чим більше ці напруги, тим скоріше збільшується деформації асфальту й тим швидше відбувається утворення тріщин. Коли процес утворення тріщин уже почався, утворення розриву рухається знизу нагору й через відносно короткий час на поверхні асфальту з'являється розрив. Починаючи із цього часу асфальтобетон, не є більше водонепроникним, і поверхневі води можуть проникати через тріщину в нижні шари асфальтобетону й основи.

Завдяки скловолокнистому посиленню відбувається розподіл або поглинання напруг, (стягуючі напруги поглинаються волокнами й знімають, таким чином, навантаження в новому асфальтобетоні в області тріщини). Завдяки менш значним місцевим напруженням при розтяганні в асфальтобетоні утворення тріщин за часом сильно сповільнюється. Працездатність асфальту зберігається довше й збільшується термін служби всього дорожнього покриття.

Напруги в асфальтобетоні, що виникли внаслідок теплового ефекту, а також напруги від транспортного навантаження приводять до того, що асфальт досягає такої крапки, коли він губить свою міцність, тобто стан бітуму, виходить за межі своєї можливої еластичності, і на поверхні асфальтобетону виникають тріщини. При наявності матеріалу, що зчіплює, між шаром асфальтобетонного покриття й несучим шаром у момент утворення розриву запобігається проникнення тріщини в нижні шари завдяки армованій бітумній мембрані (просочений бітумом зчеплюючий нетканий полімерний матеріал). Тим самим гарантується водонепроникність дорожньої конструкції, і вода не може проникнути в нижні шари, тобто дорожня конструкція під шаром асфальтобетону зберігає свою працездатність.

У численних виданнях західноєвропейських країн пропагується застосування різних ґрат в асфальтобетоні, переважно з полімеру. Застосування проходить, як правило, з успіхом. Все-таки виявилося, що особливо в регіонах із суворими кліматичними умовами й дуже високими коливаннями температур (Канада, Аляска, Швеція й т.д.) скловолокно зарекомендувало себе набагато краще, ніж полімерні матеріали. Досить позитивний результат застосування посилень зі скловолокна досягається, поряд з меншими матеріальними витратами, завдяки наступним факторам:

– скловолокна при контакті з гарячим бітумом й асфальтобетоном не гублять своєї міцності;

– при контакті з гарячим бітумом й асфальтом скловолокна не вступають у хімічні реакції;

– скловолокно, на відміну від матеріалів з полімерів, маючи низьке подовження при розриві - 3 % і повзучість 0 %. має високий опір при утворенні тріщин (при подовженні від 0,5 % в асфальтобетоні починається утворення тріщин);

– скловолокно чинить гарний опір динамічним навантаженням транспорту;

– при регенерації асфальтобетонного покриття зі скловолокнистим посиленням може бути легко знятий верхній шар шляхом фрезерування (сітка не намотується на фрезу, на відміну від полімерних матеріалів), а знятий асфальтобетон, може бути знову використаний.

 

Рисунок 7.3 - Армувальні ефекти скловолокна і поліестера

 

У цілому виявилося, що скловолокно, як матеріал, застосовуваний при укладанні асфальтобетону, у порівнянні з матеріалами з полімеру не виявляє яких-небудь недоліків щодо своєї роботи на відміну від ґрат з полімеру.

Ремонтні роботи проводятьь у наступному порядку:

– підготовка дорожнього полотна, куди буде встановлюватися посилення зі скловолокна, тобто очищення поверхні від пилу, бруду й рослин і заповнення тріщин і стиків шириною > 4 мм. При дорожніх нерівностях (напр. старих роздроблених залишках бетону) варто укласти шар, що вирівнює, асфальтобетону;

– розпилення бітумної емульсії або гарячого бітуму залежно від необхідності й від виду емульсії максимум, але не більше 2 кг / кв. м (при великій площі нанесення бітумної емульсії або гарячого бітуму варто проводити обов'язково за допомогою машин);

– укладання композитного матеріалу, посиленого скловолокном або геосітки зі скловолокна (при великій площі укладання повинна проходити за допомогою укладальних машин);

– укладання тонким шаром щебеня (в одну щебінку на ширину розливу бітуму) або тонкий шар асфальтобетону для захисту геосітки від гусениць асфальтоукладчика й коліс транспорту, що підвозить а/б суміш;

– безпосереднє укладання наступного асфальтового покриття;

– якщо передбачено, укладання наступних шарів асфальту, завершення роботи над влаштуванням доріг.

 

Рисунок 7.4 – Послідовність технологічних операцій при ремонті асфальтобетонних покриттів підсилених геосіткою

а) очищення поверхні;

б) нанесення бітумної емульсії;

в) розкочування геосітки;

г) укладання асфальтобетонної суміші.

 

Роботи варто проводити в присутності фахівця, що має досвід укладання геосіток. Варто звертати увагу на те, щоб роботи проводилися в суху погоду й, щоб у покладені шари не проникала волога.

В закінченні можна зробити наступні висновки:

– із застосуванням у шарах дорожніх одягів геосіток зі скловолокна можна значно збільшити строк їхньої експлуатації. Це в цілому означає тривалу працездатність доріг;

– посилення зі скловолокна, через свої гарні технічні дані при їхньому застосуванні в шарах асфальтобетону в умовах суворого клімату виявляють кращі результати, ніж ґрати з полімеру.

 

Рисунок 7.5 - Розміщення посилення в конструкції дорожнього одягу

 

Інші метди ремонту тріщин

 

Відновлення суцільності асфальтобетонного покриття автомобільних доріг після утворення температурних тріщин має важливе значення і являється одним з основних резервів підвищення довговічності автомобільних доріг в цілому.

В залежності в основному від ширини й причин утворення тріщин вибирається технологія їхнього ремонту й склад застосовуваного встаткування. Основним завданням при ремонті тріщин є запобігання проникнення через них води в нижні шари дорожнього одягу.

При наявності на покритті мережі дрібних тріщин, спричинених недостатньою міцністю основи, їх не закривають, а на площі, трохи більшій зруйнованого місця, ламають дорожнє покриття. Після цього видаляють матеріал покриття основи та підстильного шару і влаштовують нову основу та асфальтобетонне покриття з пошаровим ущільненням.

. Гідроізоляція тріщин досягається за рахунок їхньої герметизації бітумом або спеціальними матеріалами – резино бітумною або битумно-полімерною мастиками.

Для заливання тріщин застосовують такі матеріали, як рідкий чи розріджений в’язкий бітум (з подальшою засипкою висівками розміром 0-5 мм, обробленими бітумом) і спеціальні мастики – суміші з бітуму, мінерального порошку і спеціальних домішок.

Слід відразу зазначити, що для забезпечення якості герметизації тріщин необхідно в першу чергу орієнтуватися не на бітум, а на мастики гарячого застосування, фізико-механічні властивості яких значно перевершують властивості бітуму. У цей час як вітчизняні, так і закордонні фірми випускають широку гаму мастик, кращими з яких по експлуатаційних якостях є бітумно-полімерні.

При виборі мастик необхідно орієнтуватися на їхні основні властивості: температуру розм'якшення, що в окремих марок становить +100°С; температуру крихкості (до −50°С); відносне подовження (до 150% при температурі +20°С), еластичність (до 95%).

Роботи по заливанню тріщин мають такі технологічні операції:

– очистка тріщин від пилу та бруду сталевими щітками, фрезою або металевими гаками;

– заливання тріщин рідким чи розрідженим бітумом, отриманим шляхом додавання гасу до в’язких бітумів, або мастикою (застосовують рідкі бітуми СГ 70/130, СГ 130/200, МГ 130/200, МГ 70/130; для отримання розріджених бітумів використовують в’язкий бітум БНД 200/300; рідкі розріджені бітуми перед використанням розігрівають до 80-100°С, а мастики – до 150-170°С);

– засипка оброблених бітумом тріщин висівками розміром 0-5 мм для усунення налипання матеріалу до коліс транспорту.

Тріщини заповнюють із надлишком. Після видалення надлишку в’яжучого або мастики тріщину присипають гарячими кам’яними висівками або піском.

Тріщини завширшки більш як 5 мм розробляють смугою 10-15 мм з кожного боку на всю ширину деформованого шару, застосовуючи спеціальні фрези. Розроблені тріщини ліквідують аналогічно ямковому ремонту. При розчищенні тріщин на покриттях, раціонально застосовувати розігрівачі інфрачервоного випромінювання.

Тріщини на асфальтобетонних покриттях необхідно замазувати навесні, восени або літом в прохолодну погоду, коли вони найбільш розкриті. Звичайно прохолодна погода супроводжується опадами у вигляді дощу. Дно та стінки тріщин довго просихають, що не дозволяє замазувати тріщини по існуючій технології.

Роботи по замазуванню тріщин в сиру погоду передбачають наступні технологічні операції:

– очистка тріщин від бруду промивкою водою під тиском;

– протирка дна та стінок тріщин дрантям;

– заповнення тріщин водорозчинними олігомерами з затверджувачем і пластифікатором;

– присипка заповнених тріщин крупнозернистим піском кислих порід або гранітними висівками.

Тріщини необхідно замазувати за допомогою спеціальних шприців або фарбопультів з малим кутом розпилення, щоб водорозчинний олігомер подавався під тиском.

Тріщини в суху погоду замазують з використанням органічних розчинників бітуму. Роботи по замазці тріщин включають наступні операції в їх технологічній послідовності:

– очистка тріщин від пилу та бруду продувкою стиснутим повітрям;

– розпилення органічного розчинника по дну та стінкам тріщини;

– заливка їх розігрітим бітумом або мастикою;

– присипка заповнених тріщин відсівом.

Для замазки тріщин в дорожніх покриттях запропонований спосіб ремонту, що передбачає замазку розкритих тріщин у вологих покриттях мінеральним в’яжучим з наступною обробкою їх поверхні бітумною емульсією. Процес формування структури цементного каменю та виникнення адгезійних зв’язків між цементними та бітумними матеріалами при заповненні сухим цементом тріщин у вологих дорожніх покриттях протікає аналогічно тому, як і при ремонті вибоїн з вологою поверхнею. Відмінність полягає лише в тому, що процеси гідратації та набору міцності цементу відбуваються більш тривало. Для запобігання випаровування вологи з тріщин і забезпечення повної гідратації цементу замазану тріщину оброблюють бітумною емульсією. Це охороняє її від нерівномірного висихання та розтріскування цементного каменю; з бітумної емульсії цемент поглинає воду, необхідну для завершення гідратації сухих зерен; перенос води з бітумної емульсії в цемент обумовлює прискорення процесів структуризації емульсії; фізико-хімічна взаємодія цементного каменю з бітумом придає деяку пластичність поверхневому шару замазаної тріщини та запобігає розтріскуванню матеріалу в процесі експлуатації. Для виключення усадки цементного каменю і відриву його від стінок тріщини необхідно використовувати безусадочні та розширюючісь цементи.

Роботи по замазуванню тріщин у вологих дорожніх покриттях виконуються в такій технологічній послідовності:

– очистка від бруду та води за допомогою стиснутого повітря, стальної щітки або металевих крюків;

– заповнення тріщини безусадочним цементом або сухою піщаноцементною сумішшю з 3 %-м вмістом хлориду кальцію;

– ущільнення вібротрамбовками, при необхідності додавання в’яжучого і знову ущільнення.

Завершуючими операціями є видалення залишків розчину із заповненої тріщини та обробка її поверхні бітумною емульсією. Термін служби замазаної тріщини напряму залежить від щільності її заповнення новим матеріалом.

Досвід експлуатації автомобільних доріг з асфальтобетонним покриттям в умовах з значними перепадами температур показує, що запобігання виникнення відображених тріщин у знову влаштовуємих шарах покриття може бути досягнемо тільки на основі комплексного підходу. Тому крім підвищення міцностних та деформаційних характеристик асфальтобетону при низьких температурах доцільне використання і конструктивних заходів по зниженню напруженого стану влаштовуємих шарів. Одним з них є запобігання зчеплення нового шару з блоками старого покриття в зоні тріщини шляхом укладки прошарків із спеціального матеріалу, який володіє низьким зчепленням з асфальтобетоном, достатньою міцністю на розтяг та високою довговічністю.

Іншим ефективним напрямком є створення композитних асфальтобетонних покриттів, в яких має місце функціональне розділення шарів при їх одночасній спільній роботі як одного цілого.

Прикладом такого рішення являється трьохшарове покриття, в якому верхній шар Б4 володіє високими показниками по зчеплення з протектором та опором проти стирання, а також стійкістю до дії кислотних і лужних сполук, які виникають в атмосфері.

Особливі вимоги пред’являються до нижнього шару Б2, який при високій міцності на розтяг повинен володіти хорошим зчепленням з шаром Б3 і низьким з блоками старого асфальтобетонного покриття. Нераціональне розподілення товщини шарів Б2, Б3, Б4 та міцностних деформаційних характеристик може привести до досягнення граничного розтягу шару Б3 в процесі його спільної роботи з шаром Б2 і, як наслідок, до виникнення тріщини над шаром Б2 (рис. 7.7)[18].

 

Рисунок 7.7 - Схема трьохшарового композиту підсилення з ймовірним розвитком тріщини над шаром Б2

 

Слід відмітити, що збільшення числа шарів підсилення старого покриття більше трьох навряд чи виправдано технологічно та економічно, так як композитне трьохшарове покриття, в якому верхній шар зносу і нижній шар, який перекриває тріщини над первинним, старим асфальтобетонним покриттям при достатньо високих значеннях міцності та деформативності і можуть ефективно протидіяти виникненню як верхніх, так і нижніх тріщин. В свою чергу середній проміжний шар повинен добре працювати на стиск та зріз. Остання вимога особливо важлива в тих випадках, коли ширина розкриття первинних тріщин або швів перевищує 5 мм.

Крім мастики, величезний вплив на якість герметизації тріщин робить правильний вибір і строге дотримання технології провадження робіт і застосовуваного устаткування.

Вузькі тріщини не вимагають великого набору складних технологічних операцій. Як правило, тріщини шириною до 5 мм очищають продувкою стисненим повітрям, просушують, прогрівають і заповнюють бітумною емульсією або мастикою з високою проникаючою здатністю. Просушку тріщини, як правило, сполучають із операцією прогріву, при цьому необхідною умовою є нагрівання зони тріщини до температури не менш 80°С.

Середні й широкі тріщини споконвічно повинні бути оцінені на предмет руйнувань кромок. У випадку, якщо тріщина має зруйновані кромки, технологія ремонту повинна починатися з операції її оброблення, тобто штучного розширення її верхньої частини з утворенням камери, у якій забезпечується оптимальна робота герметизуючого матеріалу на розтягання в період розкриття тріщини. Причому ширина камери повинна бути не менше зони руйнування кромок тріщини. Для створення найкращих умов роботи герметика в камері співвідношення її ширини й глибини звичайно приймається як 1:1. Крім того, при визначенні геометричних розмірів камери необхідно враховувати максимально можливе розкриття тріщини й відносне подовження використовуваного герметизуючого матеріалу. Звичайно ширина камери перебуває в межах 12–20 мм.

В випадку, коли кромки тріщини не піддавалися руйнуванню і є можливість якісно загерметизувати тріщину без її оброблення, дану операцію можна виключити з технологічного процесу.

Слід зазначити, що операція фрезування або оброблення тріщини є найбільш дорогою через високу вартість застосовуваного інструмента, і включення її в технологію провадження робіт повинно бути економічно й технічно обґрунтовано. Найважливішою умовою забезпечення якості герметизації тріщин є наявність гарного зчеплення герметика зі стінками необробленої тріщини або відфрезерованої камери. У зв'язку із чим велика увага приділяється проведенню підготовчих робіт з очищення й просушки тріщини. Навіть невелика кількість бруду або вологи в порожнині тріщини не дозволяє забезпечити надійну адгезію мастики до її стінок. У деяких випадках для поліпшення адгезії роблять підґрунтовку стінок відфрезерованої камери праймером – мало в’язкою плівко утворюючою (склеювальною) рідиною.

Однак дана операція більше ефективна при ремонті цементобетонних, чим асфальтобетонних покриттів. Для асфальтобетонних покриттів більш доцільно використати прогрів зони тріщини до температури, при якій відбувається виділення в'яжучого з асфальтобетону на стінках тріщини, що збільшує міцність зчеплення герметика зі стінками. Безперечно, основною технологічною операцією при ремонті тріщин є їхнє заливання гарячою мастикою. Мастика попередньо нагрівається до температури 150–180°С, після чого подається в улаштовану камеру або безпосередньо в порожнину тріщини.

При цьому залежно від застосовуваного встаткування можна або зробити герметизацію самої тріщини, або одночасно із заливанням улаштувати на поверхні покриття в зоні тріщини пластир. Такий пластир шириною 6–10 см і товщиною 1–3 мм дозволяє зміцнити кромки тріщини й запобігти їх руйнуванню. Однак досвід проведення таких робіт показує, що улаштування пластиру в зоні тріщини на автомобільних дорогах з високою інтенсивністю руху малоефективне, тому що матеріал пластиру досить швидко руйнується колісьми транспорту, що рухається.

Завершуючою операцією технології ремонту тріщин є присипка загерметизованної тріщини дробленим сухим піском фракції 3–5 мм, близьким за кольором основному мінеральному матеріалу покриття. Присипка служить для відновлення загальної текстури й шорсткості покриття, а також запобігає налипання мастики на колеса автомобіля.

Технологічний процес санації тріщин повинен бути практично безперервний. Операції очищення від пилу й бруду, просушки, прогріву й заливання тріщин повинні переходити одна в іншу при мінімальному розриві за часом.

7.5 Устаткування для ремонту тріщин

Технологія санації тріщин реалізується комплектом устаткування, що складається в загальному виді із фрези для оброблення тріщин, механічної щітки, компресора, газогенераторної установки, плавильно-заливочної машини, устаткування для присипки загерметизованної тріщини. Провідними закордонними фірмами по випуску комплектів устаткування або окремих його видів для санації тріщин, що активно працюють на нашому ринку, є Breining (Німеччина), Grun (Німеччина), Schaefer (Німеччина), Crafco (США), Stow (США), Cedima (Німеччина), S tra-ssmayr (Австрія). Всі ці фірми роблять устаткування для оброблення тріщин. Всі види встаткування, що випускаються, підрозділяються в основному по типу подачі на ручні й самохідні, а також по типу використовуваного інструмента - алмазний або із твердим сплавом.

1) Устаткування для оброблення тріщин фірми Cedima (Німеччина).

Фірма Cedima випускає ручну машину для фрезування тріщин моделі СRF-60У. Машина призначена для оброблення тріщин як в асфальтобетонних, так й у цементобетонних покриттях. Компактна тверда рама встановлена на спеціальний колісний хід, що дозволяє точно відслідковувати конфігурацію тріщини при її фрезеруванні. Як ріжучий інструмент використаються або алмазні круги малого діаметра, об'єднані в пакет, або спеціальні алмазні фрези з необхідною шириною ріжучої кромки. Оброблення тріщин звичайно здійснюється без охолодження різального інструменту, тобто використовуються кола або фрези для так називаного «сухого» різання. Разом з тим для зв'язування пилу, що утвориться в процесі різання на машині, є водяний бак із гнучким підведенням води. Крім того, пил із зони робіт може бути також вилучений пилососом, для чого на машині передбачене стандартне його приєднання. Привід різального інструменту здійснюється від бензинового двигуна через клиноремінну передачу. Фірма також випускає модифікацію машини, оснащену електродвигуном.

Для оброблення тріщин в асфальто- і цементобетонних покриттях призначене також устаткування фірми Grun. Машина в процесі роботи пересувається вручну, роблячи оброблення тріщини алмазним інструментом. На її рамі штатно встановлюється пилосос типу циклон для видалення пилу із зони різання. Так само як і на машині фірми Сеdima, є ручний важіль для швидкого виводу різального інструменту з метою запобігань його поломок.

Аналогічні машини для оброблення тріщин, що використають алмазний інструмент, випускає фірма Stow. Моделі машин RСС 130Н и С- 10, що відрізняються легкістю керування й гарною маневреністю, можуть бути використані для фрезерування будь-яких криволінійних тріщин.

Машина моделі FF6-SF для оброблення тріщин фірми Вreining має істотні відмінності від аналогічних машин згадуваних раніше фірм, основним з яких є тип використовуваного різального інструменту – фрези із твердим сплавом. На відміну від алмазного різання, коли щебінь в асфальтобетонному покритті розрізається, при фрезеруванні твердим сплавом відбувається дроблення крупних зерен щебеню. При цьому, у випадку використання для влаштування покриття асфальтобетонної суміші з великим заповнювачем фракції 20 мм і більше, відбувається виривання великих часток щебенів із кромок оброблюємої тріщини і в цілому зменшення міцності покриття в зоні тріщини. Устаткування із твердим сплавом доцільно застосовувати при обробленні тріщин в асфальтобетоні з максимальної крупністю заповнювача 10 мм і менше.

Другою істотною відмінністю машини FF6-SF є наявність гідравлічного приводу різального інструменту. Вихлопна труба дизельного двигуна, установленого на рамі машини, змонтована таким чином, щоб гази, що відходять, були спрямовані в зону роботи фрези для видалення з оброблюємої тріщини продуктів різання. Слід також зазначити, що різальний інструмент на машині розташований у передній її частині, а керуючий нею оператор перебуває позаду, що обмежує огляд зони провадження робіт.

2) Устаткування для оброблення тріщин фірми Crafco (США).

Машина для оброблення тріщин моделі РС-200 фірми Crafco (мал. 2) відрізняється конструкцією ріжучого вузла, за допомогою якого фреза точно повторює конфігурацію тріщини, який би звивистої вона не була. Як ріжучий інструмент на машині використаються фрези із твердим сплавом, які можуть обробляти тріщини як в асфальтобетонних, так й у цементобетонних покриттях.