31. Конструкции дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями, условия прочности и надежности асфальтобетонных покрытий.

Конструкции дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями непрерывно изменяются в связи с тем, что транспортные нагрузки и интенсивность движения постоянно увеличиваются.

Сравнительно недавно двухслойные асфальтобетонные покрытия толщиной 9—10 см на щебеночном основании 18—25 см применяли на дорогах высоких категорий. Теперь такие конструкции пригодны только для дорог III и IV категорий, а на дорогах II и I категорий конструкции стали более мощными; в двухслойном основании обязательно укрепляют верхний слой, суммарная толщина черных слоев равна 17— 25 см.

Расширяя перечень материалов, применяемых в слоях оснований, кроме щебня и гравия, теперь применяют бетон обычный и тощий, щебеночные материалы, укрепленные малыми (4—6 %) дозами цемента, гранулированными доменными шлаками, битумоминеральные смеси и щебень, обработанный органическими вяжущими, широкий круг укрепленных малопрочных каменных материалов и промышленных отходов.

Сроки службы асфальтобетонных покрытий зависят не только от качества асфальтобетона, но и от конструкции дорожной одежды. Одинаковое по качеству асфальтобетонное покрытие по-разному работает на различных основаниях. Так, в асфальтобетонных покрытиях, уложенных на основания из бетона или из каменных материалов, укрепленных цементом и другими минеральными вяжущими, появляются трещины из-за теплофизической несовместимости материалов покрытия и основания: коэффициенты линейного температурного расширения этих материалов разнятся в несколько раз. Вследствие этого швы и трещины в бетонных или цементированных основаниях повторяются и в асфальтобетонных покрытиях.

Щебеночные основания лишены этого недостатка, однако они подвержены неравномерным усадкам, происходящим из-за взаимного перемещения зерен щебня под влиянием многократных воздействий транспортных нагрузок.

Наибольшим теплофизическим сродством обладают слои покрытия и основания из асфальтобетона и материалов, укрепленных битумом или дегтем, поэтому такие конструкции дорожных одежд, работают без деформаций продолжительное время в любых эксплуатационных условиях и при самых больших транспортных нагрузках.

Многообразие материалов, используемых для строительства дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями, заставляет руководствоваться рядом правил при конструировании и строительстве слоев покрытий и оснований.

Эти правила изложены в СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» и Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа (ВСН 46-83), а сами разнообразные конструкции показаны в альбомах типовых проектных решений.

Выбирая конструкцию дорожной одежды нежесткого типа, руководствуются следующими соображениями. Во всех слоях дорожной одежды должны быть широко использованы местные каменные и вяжущие материалы с предварительной их обработкой или укреплением. Эффективны основания из укрепленных грунтов.

Конструкция должна быть технологичной и обеспечивать возможность максимальной механизации, а также индустриализации строительства.

Покрытия и верхние слои оснований испытывают значительные напряжения растяжения и температурные воздействия, поэтому они должны быть монолитными, водо-, морозо- и термостойкими.

На магистральных дорогах с тяжелым и скоростным движением основания строят преимущественно из укрепленных материалов. Щебеночные материалы должны быть уложены по принципу заклинки.

Для ограничения развития трещин в основаниях из укрепленных грунтов отдают предпочтение комплексным или малоусадочным вяжущим и устройству теплозащиты над материалами, укрепленными неорганическими вяжущими.

Асфальтобетонные покрытия на бетонных или цементированных основаниях целесообразно применять в районах с теплым климатом, на основаниях из материалов с битумом — в любых климатических условиях.

Уменьшение числа слоев значительно сокращает сроки развертывания (и соответственно свертывания) частных потоков, облегчает организацию строительства, сокращает его сроки, а главное — сокращает разнообразие требуемых комплектов машин, дает экономию в затратах труда и машино-смен.

Применительно к выбранной конструкции назначают вид и тип асфальтобетонной смеси. Так как состав смеси и требуемые материалы определяют ее стоимость, то при уточнении конструкции, назначении толщины слоев одежды проводят технико-экономические расчеты.

Из соображений постепенного снижения прочности по слоям от верхнего до нижнего наиболее широко применяют одежды из двух слоев покрытия, двух слоев основания и подстилающего или дренирующего слоя. Многослойность требует разнообразия материалов и машин, удлиняет поток и вызывает многократное проведение работ на одной и той же захватке.

При строительстве дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием соблюдают следующие условия. Слои асфальтобетона до 5—6 см укладывают только на основания, построенные из минеральных материалов, обработанных битумом или эмульсией. Также следует учитывать, что надо достигнуть прочной связи между асфальтобетоном и основанием. Трещиноустойчивым слоем из материалов, обработанных битумом, будет единый слой толщиной не менее 12—15 см. При укладке асфальтобетона на щебеночные или гравийные основания, не обработанные вяжущими, поверхность верхнихслоев основании не расклинивают мелким минеральным материалом (мельче 5 мм).

При сокращении числа слоев целесообразно ограничиться двумя слоями из материалов с применением битума. Возможно верхний слой асфальтобетона большей толщины укладывать на слой из щебеночных, гравийных и других минеральных материалов, как обработанных битумом, дегтем или эмульсией, так и не обработанных вяжущими.

В конструкциях дорожной одежды из трех слоев в дорожно-климатических зонах и на участках дорог, не требующих дренирующего песчаного слоя, или в тех случаях, когда предусмотрен теплоизолирующий слой, укладывают один асфальтобетонный слой толщиной более 15 см на одном из приведенных типов оснований.

Строительство асфальтобетонных покрытий из смесей с щебнем большой прочности может быть неэкономично в районах, где отсутствуют такие каменные материалы. Поэтому предпочтительным вариантом последней конструкции будет строительство однослойного покрытия из асфальтобетона III марки, но с втапливанием в его поверхность прочного щебня.

Необходимо учитывать, что при строительстве укрепительных полос одновременно с покрытием целесообразно для выделения их поверхности по цвету производить втапливание в них щебня из светлых материалов. Основание под асфальтобетонное покрытие должно быть на 15—20 см шире покрытия.

Нормативы прочности и устойчивости покрытий при разной температуре

В летние месяцы температура покрытий с органическими вяжущими может достигать 60 °С, а на юге 70 °С, особенно в районах городских застроек, где продувание значительно меньше, чем на загородных дорогах. Такая температура держится обычно не более 6—7 ч в день, но на юге может продолжаться несколько дней подряд.