Элементы поперечного профиля

Крутизну отдельных участков дороги характеризуют уклоном, т.е. отношением разности отметок в начале и конце участка к его длине. Уклон выражается тангенсом угла, образуемого осью дороги к горизонтальной поверхности. В проектах автомобильных дорог уклон выражают в десятых долях процента – промилле. Продольный уклон – одна из важнейших эксплуатационных характеристик автодороги. Одиночные автомобили в сухую погоду могут преодолевать уклон в сто промилле. При проектировании продольного уклона (профиля) необходимо предусматривать продольный уклон, не превышающий максимально допустимой для дороги данной категории отметки начала и конца дороги, пересечения с железной дорогой и другими автодорогами, необходимые возвышения дороги над уровнем воды, пересекаемые водотоки в период паводков. Выравнивание поверхности земли при устройстве дороги смягчает неровности рельефа, но не может их полностью устранить. Расположение дороги в продольном профиле определяет режим движения автомобиля.

В понятие поперечного профиля входят такие параметры, как число полос движения, ширина полосы движения, ширина проезжей части, ширина обочин, ширина разделительной полосы, ширина земляного полотна.

 

Элементы продольного профиля

Полосу местности, в которой расположена дорога, где находятся разнообразные сооружения, называют дорожной полосой отвода.

Полоса земли, искусственно выровненная для придания ей для движения автомобилей допустимых продольных уклонов и снабжённая водоотводом, называется земляным полотном. Земляное полотно включает в себя проезжую часть (укреплённую дорожными одеждами из прочных материалов), обочину (грунтовые или укреплённые покрытием облегчённого типа полосы по бокам проезжей части для кратковременной остановки автомобилей), бровки дороги (линию пересечения поверхности внутреннего откоса и обочины), боковые канавы (для отвода воды). В зависимости от расположения проезжей части земляное полотно может находиться либо на насыпи, либо в выемке.

Верхняя часть земляного полотна (рабочий слой) – часть полотна, располагающаяся в пределах земляного полотна от низа дорожной одежды на 2/3 глубины промерзания, но не менее 1.5 метров от поверхности покрытия проезжей части.

Основание насыпи – массив грунта в условиях естественного залегания, располагающийся ниже насыпного слоя, а при низких насыпях – и ниже границы рабочего слоя. Основание выемки – массив грунта ниже границы рабочего слоя.

Полосу земли между бровкой и подошвой откоса называют «бермой» (её ширина не более 2 метров). Устраивают бермы тем более широкими, чем выше насыпь. Боковые поверхности насыпи укрепляют травянистым покровом.

Крутизну откосов характеризуют «коэффициентом заложения», т. е. отношением высоты откоса к горизонтальной поверхности.

Для облегчения круглогодичного движения по дорогам на проезжей части из прочных материалов во много слоёв устраивают дорожную одежду, которая должна обладать следующими качествами:

- прочностью, соответствующей интенсивности движения по данной дороге и нагрузке;

- устойчивостью к воздействиям атмосферных факторов;

- ровностью для обеспечения высоких скоростей и шероховатостью для обеспечения сцепления шин с дорогой;

- высоким сопротивлением износу;

- меньшей стоимостью строительства и возможностью использования необходимой дорожной техники при строительстве и ремонте.

Кроме того, дорога должна удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Перечислите основные элементы автомобильных дорог.

2. С какой целью на дорогах устраивают виражи?

3. Как обеспечивается видимость на дороге?

4. Что такое план дороги?

5. Из каких конструктивных слоев состоит дорожная одежда?

 

Раздел 3. Земляное полотно и дорожные одежды автомобильных дорог

При работе с данным разделом необходимо:

1) Изучить теоретический материал трёх тем:

а. Формы земляного полотна;

б. Технологии возведения земляного полотна;

в. Прочность дорожных одежд.

2) Ответить на вопросы для самопроверки.

3) Ответить на вопросы тренировочного теста № 3.

4) Ответить на вопросы контрольного теста № 3.

 

Формы земляного полотна

Качество и надежность автомобильных дорог зависят от технического и транспортно-эксплуатационного состояния составляющих их элементов. Дорожное покрытие является важнейшим элементом дороги, оказывающим непосредственное влияние на условия движения. Поэтому вопросы качества и надежности покрытий имеют первостепенное значение.

Проблема обеспечения эксплуатационной надежности дорожных покрытий охватывает широкий круг вопросов – от применения теории надежности и математической статистики до анализа влияния климатических и эксплуатационных условий на работу покрытий, совершенствования оценки покрытия, контроля качества материалов и обоснования рациональной технологии проведения работ.

Как строительство, так и эксплуатация дорожных покрытий (в том числе их поверхностная обработка) требуют значительных затрат дорожно-строительных материалов и денежных средств. В целях установления оптимального баланса между затратами на строительство и на эксплуатацию покрытий необходимо обеспечивать оптимальный уровень эксплуатационной надежности дорожных одежд. Определение оптимального уровня эксплуатационной надежности представляет собой технико-экономическую задачу.

Обеспечение высокого уровня эксплуатационной надежности требует значительных затрат при строительстве в связи с необходимостью применения высококачественных материалов. Качество и надежность автомобильных дорог зависят от технического и транспортно-эксплуатационного состояния составляющих их элементов.

Уменьшение строительной стоимости за счет применения местных материалов и снижения капитальности конструкции приводит к снижению эксплуатационной надежности и, следовательно, к более быстрому накоплению повреждений и росту эксплуатационных затрат.

Дорожная одежда представляет собой специальное укрепление проезжей части с целью создания прочной, ровной и достаточно шероховатой поверхности качения для колёс подвижного состава. Дорожные одежды могут состоять из одного или нескольких слоёв.

Покрытие дороги оказывает влияние на скорость движения; расход топлива; износ шин, агрегатов механизма автомобиля, а также на утомляемость водителя и пассажиров.

Земляное полотно — конструктивная часть дороги, выравнива­ющая неровности рельефа местности, служит основанием для до­рожной одежды. Земляное полотно можно устраивать в насыпях и выемках; к нему относятся устройства и сооружения, предназна­ченные для отвода поверхностных и грунтовых вод. Боковые поверхности земляного полотна, представляющие со­бой наклонные плоскости, называют откосами. Линию пересече­ния поверхности откоса с поверхностью земли для насыпи называ­ют подошвой откоса, а для выемки — верхней бровкой откоса.

Физико-механические и физические свойства грунтов ока­зывают существенное влияние на конструкцию земляного по­лотна, способы производства работ и в конечном итоге на стоимость всей автомобильной дороги.

 

3.2. Техника возведения земляного полотна

 

Для возведения земляного полотна используются грунты, которые разделя­ют на четыре основные группы: скальные, добываемые путем разрушения естественных сплошных или трещиноватых скаль­ных массивов; крупнообломочные, залегающие в естествен­ных условиях в виде аллювиальных и делювиальных отложе­ний; песчаные; глинистые.

По своим физико-механическим свойствам грунты, зале­гающие в верхней толще земной коры, подразделяют на следующие: щебенистый грунт, гравелистый грунт, песок, супесь – грунт, глину, суглинок - грунт, растительный грунт. Пригодность грунта для сооружения земляного полотна оп­ределяется его дорожно-строительными свойствами.

Для насыпей применяют грунты, состояние которых под действием природных факторов не изменяется или изменя­ется незначительно, что не влияет на их прочность и устой­чивость в земляном полотне. К таким грунтам относят: скаль­ные неразмягчаемые породы, крупнообломочные, песчаные (кроме мелких и пылеватых), супеси крупные и легкие. Грунты глинистые, мелкие и пылеватые пески, размягчае­мые скальные грунты также пригодны для возведения земля­ного полотна, но при этом необходимо учитывать некоторые ограничения. Кроме грунтов природного происхождения, для отсыпки насыпей применяют отходы промышленности – зольно-шлаковые материалы.

Дорожной одеждой называют многослойную конструкцию, уст­раиваемую на проезжей части для удобного и безопасного движе­ния транспортных средств с расчетной скоростью. Слой износа на усовершенствованных покры­тиях капитального типа защищает покрытие от износа. Дорожное покрытие — верхний, наиболее прочный слой до­рожной одежды, непосредственно воспринимающий нагрузку от транспортных средств. Дорожное покрытие может быть одно- и двухслойным. Основание— несущая часть дорожной одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, укрепленных вяжущими веществами. Основа­ние вместе с дорожным покрытием передает давление от транс­портных средств на расположенные ниже дополнительные слои, а при их отсутствии — непосредственно на грунт земляного полотна. Дополнительные слои располагают между основанием и грун­том земляного полотна. Дополнительный слой оснований может быть дренирующим, выравнивающим, противозаиливающим, морозозащитным. Верхний слой земляного полотна, или подстилающий грунт, представляет собой тщательно уплотненный слой, на котором устраивают дорожную одежду

Все конструкции дорожных одежд принято подразделять по сопротивлению изгибу на жесткие (цементобетонные) и нежест­кие. По конструкции слои дорожной одежды бывают из сыпучих материалов, уплотненных катками и движением транспортных средств, набирающих прочность в результате уплотнения и разви­тия сил трения (расклинки), удерживающих отдельные частицы в слое; из асфальтобетонных и цементобетонных смесей, образую­щих монолит после укладки, уплотнения и твердения; из сборных цементобетонных покрытий из плит.

Типы дорожных покрытий регламентированы СНиП 3.06.03— 85 исходя из категории дороги. На дорогах I, II категорий (в ряде случаев III и IV) устраивают усовершенствованные покрытия капитального типа – цементобетонные (монолитные и сборные); асфальтобетонные из смесей, укладываемых в горячем состоянии; мостовые из брус­чатки и мозаики на бетонном или каменном основании; из сме­сей подобранного состава, обработанных битумом, с применением прочного щебня и вязкого битума.

На дорогах III —V категорий при стадийном строительстве и на дорогах II, III категорий устраивают усовершенствованные об­легченные дорожные покрытия: из горячих асфальтобетонных сме­сей, укладываемых в разогретом состоянии (кроме I дорожно-климатической зоны); из холодных асфальтобетонных смесей, укла­дываемых в холодном состоянии; устраиваемые по способу про­питки, полупропитки, смешения на дороге. К усовершенствован­ным облегченным покрытиям отнесены: дорожные покрытия из проч­ного щебня (не содержащего зерен мельче 5 мм), обработанного битумом (дегтем) в установке, а также способом пропитки или полупропитки; из крупнообломочных материалов (с размером фракций до 40 мм); из песчаных или супесчаных грунтов, обрабо­танных битумной эмульсией с цементом с обязательным устрой­ством поверхностной обработки.

На дорогах IV, V категорий и при строительстве дорожных одежд в несколько стадий и на дорогах III —V категорий на пер­вой стадии применяют дорожные покрытия переходного типа: ще­беночные, гравийные, шлаковые, не обработанные вяжущими; из грунтов и местных малопрочных каменных материалов, обрабо­танных вяжущими с добавкой или без добавки активных веществ; мостовые из булыжного и колотого камня.

Дорожные покрытия низшего типа устраивают на дорогах V категории и на внутрикарьерных дорогах при стадийном уст­ройстве дорожных одежд и на дорогах IV категории при первой очереди строительства. К дорожным покрытиям низшего типа от­носятся грунты, укрепленные или улучшенные разными местны­ми скелетными материалами; покрытия лежневые,бревенчатые, сплошные и колейные.

Для строительства дорожных одежд автомобильных дорог используютсядорожно-строительные материалы, которые в период эксплуатации подвергаются воздействию внешних механических сил и физико-химических факторов окружающей среды. К внешним механическим воздействиям относят ударные и ста­тические нагрузки транспортных средств, механическую ра­боту воды, ветра и другие. Используемые для строительства дорожно-строительные материалы могут быть следующими.

Природные каменные материалы, являясь продуктом ме­ханической переработки горных пород, отличаются от после­дних формой и размерами, а также состоянием поверхности раскола отдельностей. Скальные горные породы с жесткими структурными связя­ми обладают достаточно высокой прочностью и залегают в зем­ной коре в виде массивов или трещиноватых слоев. Обломочные горные породы - рыхлые (сыпучие), состоят из обломков скальных горных пород без прочных связей меж­ду ними и залегают в виде скоплений. В зависимости от назначения и условий, в которых будет работать материал, применяют дробленые материалы (щебень, высевки), а также колотые (бутовый камень, шашку для мо­щения и др.). К природным обломочным горным породам относят валун­ный камень, гравий и песок, которые уже в естественном виде могут быть использованы в строительстве.

 

Прочность дорожных одежд

Наибольшее применение в дорожном строительстве полу­чили горные породы магматического, осадочного и метамор­фического происхождения. Магматические (изверженные) горные породы по химичес­кому составу характеризуются содержанием главным обра­зом кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия и на­трия. Осадочные горные породы залегают в верхних слоях зем­ной коры. Скальные горные породы осадоч­ного происхождения (известняки, доломиты, гипс, ангидрит, песчаники, конгломераты, брекчии), в отличие от магматичес­ких, в той или иной мере растворимы в воде и снижают свою прочность при водонасыщении, за исключением сцементиро­ванных пород с кремнистым цементом. В дорожном строительстве используют карбонатные (из­вестняки, мел, известняки-ракушечники) и кремнистые (диа­томиты, трепелы, опоки) органогенные осадочные породы. Осадочные породы химического происхождения образова­лись в результате выпадения из растворов химических осад­ков. Наиболее распространенными являются доломиты, магнезиты, известняковые туфы, гипс, ангидрит. Для осадочных пород химического происхождения характерны растворимость в воде и наличие пустот и трещин. К наиболее часто встречающимся в недрах земной коры мета­морфическим породам относят гнейсы, кварциты, мрамор.

К обломочным горным породам или механическим отло­жениям относят продукты выветривания изверженных, мета­морфических или ранее образованных осадочных пород. Раз­личают рыхлые и сцементированные обломочные породы.

По крупности окатанных обломков рыхлые горные породы условно делят на валуны, гальку, гравий, песок.

В дорожном строительстве используют песок природный и дробленый, получаемый путем дробления горных пород. Песок применяют для устройства подстилающих слоев до­рожной одежды, приготовления строительных растворов, цементо- и асфальтобетонов, для устройства дренажей.

Минеральные вяжущие материалы представляют собой обычно порошкообразные вещества, которые после затворения водой способны постепенно переходить из пастообраз­ного состояния в твердое, приобретая свойства камня.

Минеральные вяжущие материалы по характеру твердения делят на две группы:

- воздушного твердения, обладающие способностью после затворения водой твердеть в сухой среде (воздушная известь, гипсовые и магнезитовые вяжущие, жидкое стекло);

- водного твердения (или гидравлические вяжущие матери­алы), после затворения их водой твердеющие на воздухе и в воде, причем во влажной среде вяжущие приобретают боль­шую прочность.

Представителями этой группы являются це­менты. Гидравлическая известь и романцемент по составу и осо­бенностям процессов твердения занимают как бы промежу­точное место между воздушными полостями и гидравлическими вяжу­щими: после затворения водой, начав твердеть на воздухе, они продолжают твердеть как на воздухе, так и во влажной среде. При дальнейшем твердении во влажной среде они при­обретают большую прочность. В дорожном строительстве известь используют для укреп­ления грунтов, а также в качестве активатора при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Портландцемент представляет собой гидравлическое вя­жущее, получаемое тонким помолом цементного клинкера, минеральных добавок и природного гипса. Свойства портландцемента зависят от его минералогичес­кого состава, наличия добавок, а также тонкости помола клин­кера. По этим признакам определяют вид портландцемента (алитовый, белитовый, быстротвердеющий и так далее). По прочности на сжатие портландцементы подразделяют на классы 22,5; 32,5; 42,5; 52,5.

Бетоном называют строительный материал, полученный в результате перемешивания, укладки, уплотнения и затвер­девания рационально рассчитанной смеси щебня (или гра­вия), песка, цемента, воды и добавок. Смесь перечисленных компонентов до затвердевания называют бетонной смесью. Наибольшее распространение в строительстве получил тя­желый бетон. Его применяют для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, пролетных строений и опор мостов, устройства дорожных покрытий и др.

Органические вяжущие материалы. Сырьем для производства органических вяжущих материа­лов являются: нефть, каменный уголь, горючие сланцы. Фрак­ционная разгонка такого сырья дает наряду с ценными про­дуктами смолообразные остатки, после дополнительной пе­реработки которых получают органические вяжущие.

Битумы бывают природными, нефтяными, сланцевыми. Дегти – каменноугольными, торфяными, древесными.

Битумы нефтяные применяются для строительства до­рожных покрытий, гидроизоляционных, кровельных и дру­гих видов работ. В зависимости от назначения нефтепере­рабатывающая промышленность выпускает соответст­вующие по свойствам виды нефтяных битумов. Битумы вязкие применяют в качестве вяжущего материала при строительстве дорожных и аэродромных покрытий. Их из­готавливают из окисленных и неокисленных продуктов пря­мой перегонки нефти или компаундированием этих про­дуктов с экстрактами селективной очистки. Изготовление вязких дорожных нефтяных битумов из крекинг-остатков и битумов деасфальтизации без дополнительной перера­ботки не допускается.

Каменноугольные дегти получают в процессе пирогенетической, деструктивной (без или с ограниченным количеством воздуха) перера­ботки каменных и бурых углей. В результате такой перера­ботки получают ряд ценных продуктов, в том числе смолообразные вещества - сырые дегти. В зависимости от вида пере­рабатываемого сырья получают каменноугольные и древес­ные дегти.

По составу и структуре каменноугольные дегти подобны би­тумам, в них входят преимущественно углеводороды арома­тического ряда (производные бензола) и их соединения с кис­лородом, азотом, серой и другими элементами.

Битумными эмульсиями называют дисперсные системы, в которых одна жидкость (фаза) в виде мельчайших капель размером 0,1 мкм диспергирована (раздроблена) в другой жидкости (среде), не смешивающейся с ней.

Асфальтобетоном называют материал, который получают после уплотнения асфальтобетонной смеси, приготовленной в смесителях в нагретом состоянии из взятых в определен­ных соотношениях щебня (гравия), песка, минерального по­рошка и битума. Смесь минерального порошка с битумом на­зывают асфальтовым вяжущим. Асфальтобетонные смеси подразделяют на щебеночные, гравийные и песчаные.

Асфальтобетонные смеси в зависимости от вязкости биту­ма и условий применения подразделяют на виды:

- горячие - приготовленные с использованием вязких и жид­ких нефтяных и дорожных битумов и применяемые непос­редственно после приготовления с температурой смеси при укладке не ниже 120 °С;

- холодные - приготавливаемые с использованием жидких нефтяных дорожных битумов, допускаемые к длительному хранению и укладываемые с температурой не ниже 5 °С.

Совокупность соору­жений для сбора, задержания, отвода воды от земляного полотна и пропуска ее через полотно составляет систему дорожного водо­отвода. Водой, проникающей в земляное полотно дороги, осуществ­ляется размягчение грунта, сильно снижающее способность зем­ляного полотна к восприятию нагрузок. Для защиты земляного полотна от разрушительного действия поверхностного стока или от капиллярного поднятия грунтовых вод устраивают водоотводные сооружения.

Для отвода поверхностного стока проезжей части и обочинам придают выпуклые очертания. Для ускорения отвода воды от зем­ляного полотна, устроенного в виде небольшой насыпи, устраи­вают боковые канавы — кюветы. Отвод поверхностных вод, обес­печивающий устойчивость и сохранность земляного полотна ав­томобильных дорог, осуществляется также резервами, нагорны­ми канавами, лотками.

Дренажные устройства предназначены для защиты земляного полотна от действия грунтовых вод и поверхностного стока. Дре­нажные устройства служат для прерывания и преграждения дос­тупа воды к земляному полотну снизу, сбора и отвода поверхно­стного стока с откосов выемки, понижения уровня грунтовых вод в основании земляного полотна, перехвата и отвода грунтовых вод, поступающих к дороге со стороны, а также сброса поверхно­стного стока в местах с необеспеченным отводом.

Слои дорожной одежды следует подразделять:

- на покрытие – верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колёс автотранспортных средств и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов; покрытие должно обеспечивать необходимые эксплуатационные качества проезжей части; в покрытия входят также слой износа и слои с шероховатой поверхностью;

- основание – часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение и снижение давления на расположенные ниже дополнительные слои или грунт земляного полотна;

- дополнительные слои основания (морозозащитные, теплоизоляционные, дренирующие и др.) – слои между основанием и верхом рабочего слоя земляного полотна, обеспечивающие морозоустойчивость, дренирование дорожной одежды и верхней части земляного полотна.

Все дорожные одежды делятся по степени капитальности и степени обеспечения требований дорожного движения на три группы:

- покрытие усовершенствованного типа – укладывается на прочное основание, бывает капитальным (цементобетон, асфальтобетон и т. д.) и облегчённым (из щебня и гравия, обработанных вяжущими);

- покрытие переходного типа – то, на котором в процессе эксплуатации часто возникают деформации (сравнительно невысокое сопротивление износу), их строят для сравнительно невысокой интенсивности движения, чтобы впоследствии использовать как основание для асфальтового покрытия (щебёночные, шлаковые, булыжные и покрытия из грунта, укреплённые вяжущими материалами);

- покрытие низшего типа – не обеспечивающее круглогодичного проезда по дорогам (грунтовые, укреплённые гравием или улучшенные введением гранулометрических добавок).

Дорожная одежда состоит из нескольких слоёв. Верхний слой покрытия создаёт ровную поверхность и обеспечивает необходимые эксплуатационные качества дороги: малое сопротивление качению, высокий коэффициент сцепления и сопротивление износу. Покрытие подвергается воздействию от автомобилей и атмосферных условий, поэтому его устраивают из прочных каменных материалов с введением вяжущих, которые связывают материалы, уменьшают износ и придают водонепроницаемость.

Для увеличения сопротивления изнашиванию и улучшения сцепления устраивают поверхностную обработку, разливая вяжущие с рассыпкой мелкого щебня.

Для повышения прочности покрытий из слабых каменных материалов иногда поверх них устраивают тонкий, периодически восстанавливаемый слой износа из более прочных материалов.

Ниже покрытия расположено основание для передачи и распределения давления на большую площадь грунта земляного полотна. Основание не подвергается воздействию колёс, а влияние погодных условий передаётся в смягчённом виде. Поэтому его можно устраивать из менее прочных материалов, чем покрытие, делая его из нескольких слоёв, прочность которых уменьшается по мере удаления от поверхности покрытия и затухания напряжения от внешней нагрузки, как приведено на схеме.

 

Схема поперечного сечения дорожного полотна

 

Среднезернистый асфальтобетон ////////////////////////////// /////////////////////////	Покрытие	Слой износа
Крупнозернистый асфальтобетон %%%%%%%%%	Верхний слой основания
Щебень с********* вяжущими******** ***************	Основание	Верхний слой основания
Щебень °°°°°°°° °°°°°°°°°°°°°°°°° °°°°°°°°°°°°°°°°°	Нижний слой основания
Песок:::::::::::::::: :::::::::::::::::::::::::::	Дополнительный слой основания

 

Песок – его свойства не меняются при изменении влажности. Назначение песка – предотвращение капиллярного поднятия воды в дорожную одежду и уменьшение промерзания дорожного полотна.

Нижний конструктивный слой дорожной одежды – тщательно уплотнённый грунт верхних слоёв земляного вала – подстилающий слой. Прочная, хорошо сопротивляющаяся нагрузкам дорожная одежда может быть построена лишь на однородном, хорошо уплотнённом и осушенном грунтовом основании.

Широкое использование в конструкциях земляного полотна начал находить геотекстиль – нетканый материал из отходов промышленности синтетических материалов. Основные цели его применения в земляном полотне – предотвращение проникания грунта насыпей в подстилающий слабый грунт, выравнивание напряжений по поверхности контакта подошвы насыпи с грунтом основания.

Широко развивается повторное употребление материалов перестраиваемых дорожных одежд, например щебня от дробления бетона старых дорожных покрытий. Ведутся попытки использования искусственных каменных материалов – укладка в нижний слой одежд керамзита, обработанного битумом, и искусственного щебня из обожженной до спекания глины. Временное возрастание цен на битум заставило изменить отношение к старому асфальтобетону. Применяют самую различную технологию его повторного использования – от полного удаления старых покрытий с их переработкой на заводах для последующей укладки в покрытие до частичного разрыхления верхнего слоя на неполную толщину, добавления к нему нового материала и укладки на старое место при ремонтных работах и утолщении. Разрыхление выполняют как с предварительным разогреванием, так и в холодном состоянии. Для компенсации ухудшения свойств битума за период службы к старому покрытию добавляют маловязкий битум.

В верхних слоях покрытий получает распространение сильнопористый «дренирующий» асфальтобетон, который, обладая хорошей шероховатостью, обеспечивает высокий коэффициент сцепления с шинами, предотвращая аквапланирование быстрым отводом из зоны контакта с покрытием водяной плёнки, вдавливаемой в поры покрытия.

 

Асфальтобетонные покрытия

Это наиболее совершенный тип покрытий. Он состоит из 2…3 слоёв асфальтобетонной смеси, уложенной на прочное основание и уплотнённой проходами катков. Представляет искусственный строительный материал, получаемый при уплотнении горячей смеси, состоящей из подобранного по крупности малопористого каменного остова (щебня и гравия) и песка, связанного между собой смесью тонкого минерального порошка с битумом.

Асфальтобетоны подразделяются на крупнозернистые (зерно до 40 мм), среднезернистые (до 20 мм), мелкозернистые (до 15 мм) и песчаные с зерном до 5 мм.

Особенность асфальтобетона – зависимость его от температуры. При неправильном климатическом подборе возможны его растрескивание и образование волн и сдвигов. Разновидности асфальтобетонных смесей различаются использованием битумов и температурой укладки.

Горячие смеси укладываются при температуре не ниже 120⁰ С, тёплые – 80…60⁰ С.

Цельнобетонные покрытия строят в виде плит 3 х 4 м и 6 х 7 м при толщине от 18 до 24 см в зависимости от категории дороги. Плиты отделяются швами, необходимыми для компенсации изменений их длины при колебаниях температуры. Различают швы расширения и швы сжатия.

Для обеспечения совместной работы плит и сохранения их взаимного положения по вертикали в швы вводят короткие стальные стержни диаметром 18…24 мм, передающие с одной плиты на другую вертикальные нагрузки и частично изгибающие моменты.

Ремонт бетонных плит затруднён, поэтому после нескольких лет эксплуатации их перекрывают слоем асфальтобетона.

Усовершенствованные щебёночные покрытия, построенные с применением вяжущих материалов, представляют слой щебня или гравия, в который для повышения сцепления вводят органические вяжущие битумы. Для объединения каменных материалов с вяжущими материалами используют способы смешения непосредственно на проезжей части. Гравий или щебень поливают жидким битумом прямо на дороге, после чего перемешивают автогрейдерами. При этом поры в крупном каменном материале заполнены меньшими по объёму частицами, а вяжущий материал равномерно распределён по объёму.

Покрытия становятся связанными лишь после испарения лёгких фракций битума и его загустевания. Покрытия, построенные методом смешения, на дорогах обладают меньшей прочностью, чем асфальтобетонные.

Пропитка – введение разогретых вязких битумов в покрытие путём разлива по поверхности слегка прикатанного слоя щебня одинаковых размеров. Вяжущие вещества просачиваются внутрь, после чего поверхность засыпают мелким щебнем и уплотняют катками. При этом возникают большой расход вяжущих веществ и не вполне рациональное их использование. Покрытия, построенные по способу пропитки, водонепроницаемы, поэтому на них обязательно устраивают поверхностную обработку. Они выдерживают до 1500…2000 авт./сут.

Все разновидности щебёночных и гравийных покрытий, обработанных битумом, почти не отличаются друг от друга, тем более что на них не устраивают поверхностную обработку.

Поверхностная обработка – тонкий защитный слой, создаваемый путём разлива из гудронаторов 2…2,5 л/м² разогретого вязкого битума с последующей засыпкой мелким щебнем твёрдых пород и прикатыванием.

Мостовые покрытия – покрытия и основания, составленные из отдельных естественных или искусственных камней, имеют прочную поверхность. Изготовление их дорого; сюда входят приготовление камней и ручное мощение.

Усовершенствованные мостовые состоят из каменных брусков – брусчатки. В них отсутствует заклинка отдельных камней, поэтому для них требуются прочные щебёночные, гравийные или бетонные основания. Эти мостовые выдерживают свыше 3000 авт./сут.

Булыжные мостовые выдерживают интенсивность движения до 1000 авт/сут.

Щебёночные покрытия выполняют так – вначале кладут более крупную, потом мелкую щебёнку, поливают водой и укатывают. Их строят на дорогах с интенсивностью движения 250…300 авт./сут.

Гравийные покрытия требуют частых ремонтов, преимущественно выравниванием поверхности. Они более прочны, если используется гравий разных размеров. Поры между крупными частицами гравия заполнены мелкими частицами. На этих дорогах допускается движение до 250…300 авт./сут.

Грунтовые дороги – покрытия и основания грунтов, улучшенных добавками из вяжущих (цемента, извести), обеспечивают движение до 500 авт./сут. Влияния покрытий дорог на характеристики автомобиля представлены в табл. 1.

 

 

Воздействия автомобильного транспорта на дорожные одежды

Проломы – разрушение дорожных одежд на всю толщину – до подстилающего грунта.

Выбоины – местные поверхностные разрушения покрытий в виде углублений. Причинами выбоин являются недостаточная связанность покрытий, загрязнённый щебень, непрочные каменные материалы. Возникают в основном при переездах.

Поперечные трещины вызываются резкими колебаниями температуры.

Колеи – понижения поверхности покрытия в местах сосредоточения проходов по одному следу.

Сдвиги – смещения асфальтобетонных покрытий из щебня и гравия, обработанных органическими вяжущими веществами. Образуются в местах частых и интенсивных торможений.

Волны – неровности в виде поперечных гребней, располагающихся на ровных расстояниях друг от друга. Их появление связано с колебаниями колёс автомобиля. Наиболее интенсивно образуются при колонном движении однотипных автомобилей. Особенно этому подвержены гравийные дороги. Для цементобетонных покрытий характерны деформации, связанные с недостатком качества строительства (шелушении).