какая основная причина образования просадок дорожной одежды
Причины деформаций и разрушений дорожного покрытия
Дорожное покрытие дороги подвергается постоянным механическим нагрузкам и воздействиям природно-климатических факторов. При проектировании участка дорожной одежды учитывают гидрогеологические условия, выбирают структуру покрытия, просчитывают влияние внешних факторов на прочность покрытия. Однако неправильный учет природно-климатических условий, нецелесообразный материал для дорожной геосетки, применение сырья низкого качества, несвоевременный ремонт приводит к появлению деформаций и значительным разрушениям покрытия дороги.
Виды деформаций дорожной одежды
К основным разновидностям деформаций дорожной одежды относят:
Причины возникновения деформации – недостаточное уплотнение земляной поверхности, использование недоброкачественных материалов, попадание некачественного сырья, перепад температур, значительная нагрузка на дорогу.
Разновидности разрушений дорожных покрытий
Среди видов разрушений выделяют:
Участки дороги с выбоинами, колейностью усиливают с помощью выравнивающего слоя асфальтобетона. Над участком стелют выравнивающий слой, а сверху укладывают дорожную стеклосетку. Геоматериал распределяет локальную нагрузку на большую площадь, тем самым достигается эффект уменьшения колейности и выбоин.
Таким образом, использование геосинтетических материалов способствует усилению конструкции дорожного покрытия. Благодаря усилению слоев дорожной одежды увеличивается межремонтный интервал во время эксплуатации земляного полотна.
Износ асфальтобетонного покрытия
Всегда удобно ехать в автомобиле по ровной и гладкой автостраде, развивая большую скорость. Отнюдь не редко качество трассы не позволяет это сделать, так как покрытие имеет отклонение от нормы и малопригодно для качественной езды. Со временем под давлением колес машин, особенно больших грузовых, влиянием неблагоприятных природных условий в виде дождя, града, резкой смены температуры, асфальтобетонный настил теряет свой первозданный вид. Покрывается мелкими трещинами, ямками, выбоинами, что укорачивает время качественной работы автотрассы. Езда по таким изношенным дорогам ведет к порче автомобилей и даже может привести к аварии.
Причины разрушения
В результате использования покрытий из асфальтобетона, они подвергаются различным деформациям. Износ дорог образуется из-за внешних и внутренних воздействий на асфальтобетонные покрытия. Дефекты на покрытии от влияния внешних факторов включают в себя:
Внутренние факторы, связанные с разрушением асфальтобетонного покрытия, возникают вследствие неправильного составления проекта для дорог, их строительства и ремонта:
Повреждения дорожного покрытия из асфальтобетона могут происходить вследствие комплексного влияния внешних и внутренних факторов.
Основные виды дефектов
Асфальтобетонные повреждения бывают следующих видов:
Как предотвратить дорожные повреждения?
Предотвращение разрушений асфальтобетонных покрытий включает в себя комплексные меры устранения проблемных участков трассы. Своевременное выявление повреждений позволит предотвратить дальнейшее образование выбоин, разломов и улучшит прочностные характеристики асфальтного полотна.
Методы борьбы с повреждениями позволяют поддерживать нужные транспортные и эксплуатационные показатели трассы, сохраняют целостность конструкции и покрытия, а также увеличивают продолжительность срока службы автомобильной поверхности. К этим методам относятся:
Вывод
С дорожным полотном из асфальтобетона люди сталкиваются ежедневно, поэтому эта часть дорожной конструкции должна иметь не только высокую прочность и качество, но и удобство при эксплуатации полотна. Различные выбоины, трещины, колеи и другие повреждения дороги, способные причинить немало хлопот как пешеходу, так и транспортным средствам.
Чтобы дорожное покрытие не портилось, важно соблюдать технологические методы и рекомендации по его установке, вовремя проводить ремонтные работы и не допускать увеличения уже имеющихся повреждений.
Дефекты асфальтобетонного покрытия: виды, способы устранения
Дефекты асфальтобетонного покрытия — это отклонения геометрических параметров, структуры и текстуры дорожной одежды от технических условий и нормативных требований ГОСТ. Асфальтобетон, как наиболее популярный строительный материал для оборудования дорожных покрытий чаще всего подвержен периодически возникающим эксплуатационным воздействиям.
Накапливающиеся внутренние структурные напряжения, способствуют возникновению всевозможных дефектов и повреждений. Своевременное проведение расширенного анализа появляющихся недостатков на различных этапах эксплуатации помогает решить задачу качественного строительства асфальтобетонных покрытий с повышенной износостойкостью и увеличенными сроками использования.
Причины возникновения и классификация повреждений автомобильных дорог
Любое несоответствие характеристик асфальтобетонного покрытия ожидаемым или требуемым свойствам нарушает целостность и технологически правильное функционирование объекта, приводящее впоследствии к возникновению разрушений дорожного полотна.
Виды дефектов асфальтобетонного покрытия связаны с целым комплексом различных факторов:
Для определения масштабов нарушений применяется коэффициент дефектности — это средневзвешенный объем повреждений, приходящихся на 1 м 2 поверхности.
Классификация возможных конструкционных нарушений
Разрушения и пластические деформации автомобильных дорог можно разделить на две категории — это дефекты покрытия, и повреждения с последующим разрушением дорожных одежд в целом.
Наиболее распространенные повреждения конструкции дорожного полотна:
К нарушениям поверхности покрытия относятся следующие дефекты:
Способы устранения повреждений дорожных одежд
По своей значимости и месту в линейке оценки состояния дороги дефекты разделяются на скрытые, явные, критические и др. И все эти нарушения вмещаются в два емких понятия — устранимые и неустранимые повреждения.
Устранимые — это нарушение целостности дорожной одежды, которое устранить технически возможно и экономически оправдано без глобального вмешательства, а неустранимый дефект — требующий только капитального ремонта. Критерием для проведения основательного ремонта дороги является такое эксплуатационное состояние, при котором прочность полотна снизилась до предельно допустимых значений и проводить поверхностный ремонт экономически нецелесообразно.
Замена дорожного полотна
Основной задачей капитального ремонта является полное восстановление эксплуатационных функций дорожной одежды, позволяющей обеспечить нормативные значения безопасности в условиях интенсивного движения транспортных средств с учетом требований к данной категории дороги.
Если существующий разряд трассы не соответствует нормам эксплуатации, то необходима разборка асфальтобетонных покрытий и оснований, с последующим оборудованием нового подстилающего слоя, укладкой, усовершенствованной, новой дорожной одежды, и переводом магистрали в более высокую соответствующую категорию.
Перед началом ремонта необходимо определить, что именно послужило причиной нарушения дорожного полотна и только после этого составлять технологическую карту ремонта, рассчитывать объем необходимых материалов, количество рабочих мест и техники.
На основании полученных результатов определяется цена проведения реконструкции существующего объекта, а также целесообразность выполнения данного вида работ.
После завершения расчетов и проектирования дорожного полотна начинают выполнять демонтаж асфальтобетонного покрытия. Демонтаж производят с помощью отбойных молотков или грунторезов.
Снятый асфальт вывозится автосамосвалами на завод для последующей горячей переработки и дальнейшего использования.
После снятия дорожной одежды проводят исследование подстилающего слоя и грунта. При необходимости, проводят мероприятия по его укреплению. Затем начинают укладку нового покрытия в соответствии с принятыми проектными решениями.
Регенерация дорожного полотна
Менее затратный и менее трудоемкий метод капитального ремонта — это горячая регенерация асфальтобетонных покрытий.
Горячая регенерация конструкционных слоев дороги заключается в проведение следующих технологических операций:
Дополнительные материалы, применяемые для приготовления восстановительных смесей:
Подсказки: применение реюниваторов в виде битумной эмульсии позволяет получить пластичную и более однородную асфальтогранулобетонную смесь без локального перегрева.
Непосредственно перед выполнением работ существующее основание необходимо очистить от грязи поливомоечной машиной. При наличии на старом асфальте прослойки поверхностной обработки, производят фрезерование поверхности на глубину, соответствующую слою обрабатываемой поверхности.
Устранение дефектов асфальтобетонного покрытия методом горячей регенерации выполняется несколькими способами:
В качестве ведущего оборудования, при производстве восстановительных работ, используют агрегаты для разогрева асфальта в комплекте с термосмесителями (см. видео в этой статье).
Термосмеситель движется следом за асфальторазогревателем на расстоянии 5 м со скоростью эквивалентной скорости разогревателя.
Подсказки: глубина прогрева конструкционного слоя определяется визуально при помощи металлического щупа и зависит от степени размягчения асфальтобетона.
Предварительное уплотнение смеси происходит при помощи виброплиты термосмесителя. Окончательное — самоходными катками массой 8–16 т.
Под влиянием солнечной радиации, механических и атмосферных воздействий битумные дорожные материалы стареют. С течением времени одни компоненты окисляются или испаряются за счет этого возникают пустоты в структуре полотна, снижается его пластичность, появляются трещины и другие дефекты.
Для устранения повреждений асфальтобетонных поверхностей существуют два основных вида ремонта:
Ямочный способ восстановления асфальта
Ямочный ремонт применяется для устранения поверхностных дефектов, таких как выбоины, бугры, гребенка и др.
В зависимости от применяемых материалов различаются три способа устранения повреждений, это:
Струйно-инъекционная схема устранения дефектов
Как правило, данным способом ремонтируются повреждения в начальной стадии разрушения с диаметром дефекта Оборудование для мелкоямочного ремонта данным способом состоит из следующих основных элементов:
Рассматриваемый комплект устанавливается на автомобильном прицепе и работает совместно с автосамосвалом, обеспечивающим бесперебойную загрузку в бункер агрегата мелкого щебня или отсева.
Порядок производства работ, инструкция:
Технология ремонта горячими асфальтобетонными смесями
Обычно, ямочный ремонт горячими смесями начинают проводить ранней весной и заканчивают поздней осенью с учетом состояния дорожного полотна и существующих погодных условий. Температура готовой смеси в момент укладки должна быть как можно ближе к температуре изготовления, но не ниже 100°С.
Качество ремонта и долговечность дороги зависят от качественного выполнения следующих технологических операций:
Укладка горячего асфальтобетонного материала может производиться как ручным, так и механизированным способом.
При механизированном способе ремонтная смесь подается из термоса через поворотный лоток прямо в подготовленную выбоину и равномерно выравнивается по всей длине поврежденного участка. При этом раствор, весь необходимый объем, укладывается в карту за один проход, дабы избежать образования холодного шва между старым и новым покрытием.
Уплотнение асфальтобетона, вначале, производят ручными катками или механизированными трамбовками. Чистовое уплотнение асфальтобетона проводят тяжелыми катками массой 10–18 т и делают до 15 проходов по одному следу.
Ремонт холодными органоминеральными смесями
Ямочный ремонт холодными смесями, благодаря своей экономичности и невысоким требованиям к погодным условиям, получил широкое распространение в дорожном строительстве.
Правда, при выборе между холодной и горячей технологией следует учитывать, что водостойкость и прочность холодного асфальтового бетона в 2–3 раза меньше чем у горячего. Поэтому, холодный раствор, без модификаторов, применяют только для ремонта дорог III и IV категории.
Технология производства работ органоминеральными смесями и все подготовительные операции аналогичны методу ремонта горячим асфальтобетоном. По окончании подготовительных работ, выбоину заполняют ремонтным составом с толщиной слоя на 30–35% больше глубины разделанной выбоины.
Разравнивание уложенного раствора проводят, лопатами, граблями и специальными гладилками. Уплотнение смеси выполняют, в зависимости от глубины подготовленной выбоины, ручными или самоходными катками с созданием прочного шва с существующим дорожным полотном.
Поверхность свежеуложенного асфальта рекомендуется присыпать песком, цементом или гранитным отсевом.
По окончании ремонта, убирают отходы асфальтовой смеси с последующим вывозом в отвал.
Герметизация трещин
Герметизация или санация трещин в асфальтобетонном покрытии — это комплекс технологических операций обеспечивающих качественную заделку швов и трещин полимерными или резинобитумными ремонтными составами.
Нерабочие мелкие трещины и стыковочные швы допускается санировать без расшивки при помощи стыковочных битумно-полимерных полос, специально предусмотренных для такого вида работ.
Весь процесс состоит из следующих операций:
В остальных случаях для заделки трещин применяются холодные или горячие ремонтные смеси.
Инструкция по проведению санации трещин (до 5 мм) жидкими герметиками:
Средние и широкие полости шириной 5-20 мм, с повреждением кромок в границах 25-50 %, предварительно разделывают фрезой с целью создания достаточного размера камеры для мастики в верхней части трещины. Для создания оптимальных условий для работы герметика, ширина и глубина обработанного разрыва должна отвечать пропорциям 1:1–1:5.
Устройство защитных предохраняющих слоев
Во избежание появления вышеописанных дефектов и с целью улучшения эксплуатационных характеристик дорожных одежд применяется поверхностная обработка асфальтобетонного покрытия (см. фото).
Поверхностная обработка дорожного полотна — это технология оборудования защитных, шероховатых конструктивных слоев методом розлива органических вяжущих смесей с последующим распределением и уплотнением щебня по поверхности автомобильных дорог.
Технология производства работ:
Подготовка включает в себя работы по ремонту выбоин, трещин, фрезерование выпуклостей и, в отдельных случаях, устройство выравнивающего слоя.
Своевременное устранение дефектов асфальтобетонного покрытия позволяет значительно сократить эксплуатационные расходы, увеличить межремонтный промежуток и повысить срок службы дорожных одежд и автомагистралей в целом.
Деформации и разрушения нежестких дорожных одежд
Различают деформации и разрушения как отдельно покрытий, так и всей дорожной одежды в целом. К первым относят износ, шелушение, выкрашивание, выбоины, сдвиги, волны, гребенки и трещины покрытия (рис. 6.4). Ко вторым — пучины, просадки, проломы, колеи и разрушения кромок дорожных одежд. Наиболее часто на проезжей части наблюдаются деформации и разрушения дорожных покрытий.
Износ покрытия (истирание) — уменьшение толщины слоя покрытия в результате потери материала под действием колес автомобилей и природных факторов (см. п. 6.4).
Шелушение — отделение чешуек и частиц материала толщиной 2—5 мм или разрушение поверхности покрытия под действием колес автомобилей, воды и отрицательной температуры воздуха с образованием микронеровностей глубиной до 5 мм. Основной причиной образования является недостаточное сцепление плёнки вяжущего с поверхностью минерального материала (применение вяжущих повышенной вязкости, обработка увлажнённого минерального материала и др.). Особенно интенсивно процесс шелушения протекает в весенний период при частом нагревании верхних слоёв покрытия днём и замерзании ночью. Шелушение тем интенсивнее, чем меньше прочность материала покрытия, и развивается быстрее под действием хлоридов, применяемых для борьбы с гололёдом. Хлориды усиливают шелушение покрытий, способствуя выделению скрытой теплоты плавления льда на покрытии, в результате чего оно оттаивает, а потом снова замерзает. Особенно заметно влияние хлоридов на цементобетонных покрытиях с большим содержанием поверхностных пор.
Выкрашивание покрытий — отделение зерен минерального материала покрытия и образование мелких раковин на его поверхности глубиной от нескольких миллиметров до 20 мм. Постепенно развиваясь, выкрашивание распространяется на значительную площадь и является признаком начала поверхностного разрушения покрытия. Остановить этот процесс можно укладкой нового защитного слоя.
Выбоины (ямочность) — местные разрушения покрытия глубиной 20—100 мм и более с резко очерченными краями. Причины выкрашивания покрытий и образования выбоин во многом совпадают. Они возникают прежде всего из-за недостаточной связи между минеральными материалами и органическим вяжущим, недоуплотнения покрытия, загрязнения, использования недоброкачественных материалов (пережог асфальтобетонной смеси, попадание необработанного щебня или песка в смесь и т. д.).
Касательная сила вызывает колебание щебёнок вокруг точки их упора. При многократном воздействии щебёнки постепенно расшатываются и вырываются из покрытия, преодолевая силы трения. Особенно активно процесс образования выбоин развивается в весенний период, чему способствуют чередование положительных и отрицательных температур воздуха и покрытия, наличие воды в порах материала покрытия. Проникая в раковины и микротрещины покрытия под давлением колёс автомобиля, вода оказывает расклинивающее воздействие, которое значительно увеличивается при замерзании её в лёд. Связи между частицами материала ослабляются и под действием колес автомобиля образуется выбоина, которая может быстро увеличиваться в размерах. Причины образования выбоины рассмотрены в п. 5.4.
Сдвиги — неровности, вызванные смещением материала покрытия при устойчивом основании. Сдвиги образуются чаще всего в местах торможения автомобилей (места остановки, перекрёстки). Под действием касательных сил происходит сдвиг в материалах верхнего слоя либо его сдвиг по поверхности нижнего слоя с образованием поперечных трещин в покрытии на полосах наката. Этому способствует повышенная пластичность материала верхнего слоя (избыток вяжущего или недостаточная теплоустойчивость при высоких температурах). Смещаемый колесом поверхностный слой образует складки и наплывы.
Волны и гребенки — неровности в виде поперечных гребней и впадин с пологими краями, закономерно чередующиеся вдоль покрытия и вызванные смещением верхнего слоя. Формируются, как и сдвиги, в местах торможения автомобилей практически на всех типах покрытий, кроме цементобетонных. Основными причинами волнообразования являются излишняя пластичность материалов, избыток вяжущего или недостаточная теплоустойчивость смеси, дефекты уплотнения, а также систематическое воздействие на покрытие автомобилей одинаковой массы при одинаковой скорости движения.
На покрытиях переходного типа, преимущественно гравийных, поперечные волны образуют гребёнку — правильные четко выраженные поперечные выступы, чередующиеся с углублениями.
Трещины на покрытиях бывают различных размеров и формы (см. рис. 6.4). Трещины на асфальтобетонных и других видах покрытий из материалов с органическими вяжущими могут быть одиночные поперечные, продольные и косые или в виде сети трещин.
Рис. 6.4. Трещины и разрушения покрытия:
1 — продольные по оси дороги; 2 — поперечные; 3 — косые; 4 — частые поперечные на всю ширину;
5 — продольные по полосам наката; 6 — сетка трещин на пучинистых участках;
7 — сетка трещин на пучинистых участках; 8 — обломы кромок
Трещины поперечные сквозные на всю ширину покрытия (температурные) возникают на покрытии осенью и в начале зимы вследствие резких перепадов температур воздуха и недостаточной сопротивляемости температурным напряжениям. Они закономерно располагаются на проезжей части на определенном расстоянии одна от другой (5—10 м).
Продольные трещины, отстоящие одна от другой на 20—40 см на полосах наката в сочетании с поперечными трещинами через 1—4 м на всю ширину проезжей части, наблюдаются на покрытиях, содержащих органическое вяжущее, устроенных на основаниях из грунтов или каменных материалов, укреплённых минеральными вяжущими (цемент, известь, золы уноса), при недостаточной прочности этих оснований.
Продольные трещины на асфальтобетонных покрытиях часто появляются в месте стыка двух полос укладки покрытия из-за плохого сопряжения этих полос. Продольные трещины по полосам наката возникают при интенсивном движении автомобилей из-за недостаточной прочности отдельных слоёв одежды и грунтового основания (недоуплотнение, переувлажнение), превышения нагрузок и интенсивности движения по сравнению с расчетными. Трещины продольно-косого направления возникают, главным образом, вследствие недостаточной прочности дорожной одежды, недоуплотнения грунтов полотна и последующей осадки, особенно на участках с высокой насыпью, а также над трубами.
Сетка трещин с мелкими ячейками на полосах наката размером сторон 10—20 см возникает на дорожном покрытии, как правило, при недостаточной прочности основания на участках оттаивания переувлажненного грунта в весенний период и пучинообразования. При большом числе трещин поверхность покрытия становится похожа на кожу крокодила, из-за чего она получила в некоторых странах название «аллигатор». Основная часть трещин (до 60—70 %) на покрытии возникает в весенний период. Зародышами трещин являются микротрещины, образующиеся на границе «вяжущее–каменный материал». Главной причиной большинства трещин является усталость дорожных одежд, их недостаточная прочность.
Колея — это особый вид деформирования дорожной конструкции (земляного полотна, дорожной одежды с покрытием), в результате которого на поверхности проезжей части образуются углубления вдоль по полосам наката без гребней выпирания или с гребнями выпирания по одной или обеим сторонам этих углублений. Колея может охватывать как слой покрытия, так и все другие слои дорожной одежды и грунты активной зоны земляного полотна (см. п. 5.5). Колеи могут образоваться на всех видах покрытий и дорожных одежд, но интенсивность их образования и глубина колей различны.
По форме поперечного профиля проезжей части можно выделить колеи в виде: углублений по полосам наката; углублений по полосам наката с одним гребнем или горбом выпирания; углублений по полосам наката с двумя и тремя гребнями выпирания; углублений по полосам наката с общим проседанием поверхности проезжей части и др. (рис. 6.5). Общая глубина колеи может колебаться в широких пределах 2—150 мм и более. При прочном земляном полотне и основании на асфальтобетонном покрытии колея может образоваться за счет ускоренного износа материала верхнего слоя покрытия по полосам наката и за счёт накопления пластических деформаций в слоях асфальтобетона. В реальных условиях результат этих процессов колееобразования суммируется.
1, 2 — углубление по полосам наката; 3, 4 — углубление с одним и двумя гребнями выпирания;
5 — углубление с общим проседанием поверхности проезжей части
Деформации и разрушения всей конструкции дорожной одежды — это пучины, просадки, проломы, колеи, разрушение кромок и др.
Пучины — взбугривание проезжей части, вызванное влагонакоплением и последующим промерзанием в земляном полотне. В месте взбугривания образуется сетка трещин с характерной ромбической формой отдельностей (см. гл. 4).
Просадки — деформации одежды в виде впадин глубиной 50—100 мм и более с пологой поверхностью, но без выпучивания и образования трещин на прилегающих участках. Возникают в местах пониженной прочности слоёв одежды и грунта при увлажнении. Просадки могут наблюдаться в первые годы эксплуатации дороги при неблагоприятных грунтовогидрологических условиях, вследствие недостаточного уплотнения земляного полотна и слоёв одежды, а также при появлении в составе движения тяжёлых автомобилей, на которые дорожная одежда не была рассчитана.
Проломы — разрушения одежды в виде более или менее длинных прорезей глубиной до 100 мм по полосам наката и выпучиваний сбоку высотой 50—100 мм. Различают мокрые проломы, которые образуются вследствие переувлажнения и пластического течения материала слоёв основания и грунта, и сухие — прорезание всех слоёв одежды под действием вертикальной силы при недостаточной толщине конструкции и слабом уплотнении слоёв и грунтов земляного полотна.
Разрушение кромок — отдельные трещины и сетки трещин вдоль кромок, откол, искажение поперечного профиля прикромочных полос. Разрушение кромок происходит вследствие пониженной прочности прикромочных полос проезжей части (заниженная толщина слоев одежды у кромок, повышенная влажность грунта основания под кромкой) и отсутствия укрепительных полос со стороны обочин.
Наличие деформаций и разрушений всей конструкции дорожной одежды чаще всего свидетельствует о недостаточной прочности дорожной одежды и земляного полотна, о превышении фактической интенсивности движения над расчётной.