Новые материалы и технологии в строительстве дорог - Stroit.top

Современные материалы которые применяют для строительства дорог

Геосинтетические материалы для дорожного строительства – это инновационный строительный материал на основе полимеров (полиэтилен, полиамид, полипропилен, пр), который широко применяется последние 10 лет в России. Его использование обеспечивает высокий уровень конструктивных решений и экологических требований, а также увеличивает срок эксплуатации дорожного полотна.

Функции геосинтетических материалов

Основные функции, которые выполняют геосинтетические материалы для дорожного строительства:

Армирование (геосетки, георешетки). Материал перераспределяет весовые нагрузки, тем самым усиливая дорожное полотно.
Фильтрация (геокомпозиты, геотекстиль). Композиты и текстиль позволяют просачиваться воде без перемещения в основание дорожного полотна.
Дренаж (геокомпозиты, георешетки). Укладывается для вывода воды.
Усиление прочности слоев асфальтобетона (геосетки, георешетки). Перераспределение растягивающих нагрузок, механических воздействий.
Предотвращение и контроль эрозии грунта (геоматы, геоячейки). Материал замедляет размывание, пучнение и прочие деформации грунта вследствие климатических воздействий.
Упрочнение слабого грунта (геокомпозиты, геотекстиль). Усиление несущих способностей грунтового основания.
Разделение слоев полотна (геокомпозиты, геотекстиль). Предотвращение слеживания слоев дорожного пирога.
Гидроизоляция (геомембраны, геокомпозиции). Уменьшает приток жидких сред к земляному полотну.
Защита от механических повреждений (геосетки, геоматы, геотекстиль).

В зависимости от назначения материала и индивидуальных особенностей грунта геосинтетика может выполнять одну или несколько функций.

Свойства геосинтетических материалов для дорожного строительства

Геосинтетики обладают рядом уникальных свойств:

Устойчивость к химическим веществам, агрессивным средам.
Долговечность (срок использования достигает до 100 лет).
Устойчивость к высоким и низким температурам, перепадам сред.
Низкая материалоемкость.

Справка. Благодаря сочетанию универсальности, долговечности и устойчивости, современные проекты с применением геосинтетических материалов для дорожного строительства позволяют сократить срок ремонтов в 2-3 раза, снизить расход строительных материалов. Кроме решения целого ряда технических проблем, геоматериалы приводят к ощутимому экономическому эффекту!

Классификация и виды геосинтетических материалов

При выборе геоматериала большое значение имеет его тип, который выбирается исходя из поставленных строительных задач.

В зависимости от функции материалы могут быть нескольких видов проницаемости: газонепроницаемые, дренирующие, фильтрующие, изоляционные.

По содержанию и форме использования геоситнететика производится в рулонах, сыпучем виде или пене. Также она может быть растяжимая, не растяжимая и сверхрастяжимая.

По структуре геосинтетические материалы подразделяются на следующие виды:

геотекстиль;
георешетки;
геосетки;
геокомпозиты;
геоматы;
геокамеры;
геомембраны.

Георешетки, геосетки

Это рулонный или модульный сетчатый материал, выполняемый из синтетических или полимерных нитей. Он изготавливается на основе полиамида, полиэтилена, полиэфира, полипропилена, стекловолокна, пр.

Георешетки по толщине и размеру ячейки больше геосеток. Они активно используются для предотвращения эрозий подпорных стенок, укрепления оврагов, склонов дорог, в обустройстве автомобильных, железных дорог на слабых грунтах. Также материал обладает хорошими армирующими свойствами. Он используется в основаниях дорожного полотна, несущих площадок, а также для укрепления устоев мостов. В качестве заполнителя ячеек применяется бетон минимальной марки М200, щебень, песок, грунт. Максимальный эффект достигается благодаря сцеплению ячеек с заполнителем. Температура монтажа составляет от -40 до +60 градусов. Диагональ ячейки может быть 0,2м, 0,3м, 0,4м. Размеры колеблются от 2 до 3м (ширина), от 5,5 до 12 м (высота). Толщина модуля от 0,05 до 0,2м. Толщина ленты мин 1,5 мм. Нагрузка сварного шва на разрыв – от 50% прочности ленты.

Геосетка прочный и в тоже время легкий гибкий материал. Он выпускается в рулонах. Основное предназначение сетки: исключение взаимопроникновения слоев, армирование, выравнивание и укрепление. Геоматериал укладывается в грунте или асфальтобетонных покрытиях, включая верхние асфальтовые слои. Размер ячеи от 2,5 до 40 мм. Срок эксплуатации свыше 50 лет.

По способу формирования плетения сетки различают двуостную и одноостноую сетку. Одноостная геосинтетика предполагает уравновешивание высокой долговременной нагрузки в одном направлении. Она имеет плоский вид с длинными узкими секциями. Двуостная геосетка распределяет нагрузки в поперечном и продольном направлении. Имеет ячейки квадратной формы с жесткими соединениями узлов.

Геотекстиль

Геотекстиль — это рулонный (иногда листовой) материал, который производится из полипропилена или полиэфера. Высокая гибкость, прочностные характеристики, водонепроницаемость позволяют использовать его во множестве строительных работ.

В дорожном строительстве материал служит для фильтрации влаги, не смешивания грунта со щебнем, что не дает деформироваться покрытию дороги. Его использование уменьшает появление трещин в 3 раза. Важным критерием в выборе геотекстиля является плотность.

В дорожном строительстве применяется геотекстиль плотностью:

200-300 г/м2. Используется в строительстве парковок легкового транспорта, дорог для малогабаритного транспорта или небольшим трафиком.
300-400 г/м2. Для дорог, с высокой нагрузкой (грузовой транспорт, высокая интенсивность движения).
450-500 г/м2. Материал используется для временных дорог в качестве разделителя между слоями щебня.

По текстуре и способу плетения нитей материала различают:

Нетканый геотекстиль. Расположение волокон без системного переплетения. Ткань пропитывается специальными составами. Материал хорошо растягивается, но имеет низкую прочность. Снижает нагрузки на дорожное основание.
Тканный геотекстиль. В тканном материале волокна переплетены как в ткани перпендикулярно друг другу. При этом используется две или несколько полос нитей. Тканый более надежный и используется в слоях дорожных одежд. Он существенно снижает нагрузки на дорожное полотно.
Вязаный. Состоит из соединенных специальной схемой волокон. Используется для распределения сред, дренажа.

Геокомпозиты

Геокомпозит — это двух- трех- и многослойные структуры композиций геоматериалов, объединяющие между собой все характеристики и свойства используемых слоев. Основной задачей материала является дренаж и фильтрация. Материал используется при обустройстве вертикальных прикромочных дренажей автомобильных дорог, дренажей подпорных стен.

На строительном рынке встречаются следующие сочетания:

Геотекстиль-георешетка. Например, сочетание нетканого фильтра и сетки с ячейками ромбовидной формы, изготавливаемой из композиций полиэтилена низкого и высокого давления;
Геомембрана-геотекстиль. В таком случае геотекстиль работает фильтром, а геомембрана гидроизолирующим слоем и обеспечивает зазор дл вытекания воды.

Основными техническими параметрами материала являются толщина слоя, плотность.

Геомембраны

Мембраны — это сплошное влагостойкое синтетическое полотно для изоляции слоев. Мембраны для дорожного строительства отличаются полиэтиленовым составом высокой прочности при толщине слоя от 1 до 4 мм. Главное отличие мембран от прочих геосинтетиков — это ее прочность на растяжение, которая достигает свыше 600%. Материал производится в рулонах или листах множества габаритов, что позволяет устраивать настил с минимальными стыками.

Совет! Для дорожного строительства применима профилированная геомембрана. При высоком уровне насыпи полотна мембрану лучше укладывать на глубине от 0,5 до 1м от бровки.

Сфера применения в дорожном строительстве – илистые грунты, почвы с подземными реками, влажные климатические зоны. Слой мембраны исключает морозное пучнение, разрыв слоев асфальта. Места укладки могут быть тоннели, мосты, опоры мостов, особовлажные участки дорог.

Справка. Для наилучшего эффекта производители рекомендуют использовать геомембраны в паре с геосеткой, решеткой или геокомпозитом.

Геоматы

Геомат – это легкий материал трехмерной волокнистой структуры с ячеистой структурой, обеспечивающий фиксацию корневой системы растений и деревьев. В отличие от сетки его ячейки очень малы и расположены в хаотичном порядке. Его форма позволяет переплетаться корням растений и деревьев с собственными волокнами. Используется для предупреждения и снижения эрозии почв.

Материал производится в матах, укладывается внахлест в основаниях подпорных стен, склонах и откосах.

Геокамеры

Геокамеры применимы в сфере инновационного строительства, для возведения гидротехнических сооружений. Они используются как форма для заполнения сыпучими и материалами средней фракции. Отличаются высотой и размерами ячеек. Материал хорошо пропускает влагу, воду, повышает устойчивость сооружения к деформации, не подвержен разрушению под воздействием жары, мороза, ультрафиолетовых лучей.

Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве России активно растет. Значительное увеличение номенклатуры и ассортимента обеспечивает высокий уровень решений всевозможных конструктивных задач, что дает толчок к повышению качества полотна и снижению использования природных ресурсов.

Источник

Дороги по новым технологиям

Строительство дорог в России остается одной из самых актуальных задач. На сегодняшний день около 85% дорожных сетей нуждаются в реконструкции и доведении до нормативного состояния. Четверть населенных пунктов государства остается без круглогодичной дорожной связи. Для решения проблемы необходимо внедрять новейшие технологии в строительстве дорог.

Кубовидный щебень

В Европейских странах новые технологии дорожного строительства показали высокие результаты, но, чтобы внедрить их в северо-западные и северные регионы России, были проведены собственные разработки. Одним из передовых производств стало совместное шведско-российское предприятие – завод «NCC Петробетон».

Новые технологии дорожного покрытия, производимого в Петербурге, заключаются в применении щебня кубической формы фракцией 3-5, 5-10 и 10-14 мм. Щебень получают на заводе в результате дробления и отсева на специальных дробильных узлах. Кубическая форма достигается на 85%, что позволяет при укладке и уплотнении получать покрытие, устойчивое к сколам, трещинам и деформациям.

Преимущества асфальтобетона с кубическим щебнем:

построенные автомагистрали соответствуют 1 категории;
долговечность покрытия в 3 раза выше, чем у традиционного асфальта;
противостоит образованию колей под воздействием интенсивных нагрузок в условиях высоких температур;
экономия щебня на 20%, битума на 35%;
достижение высокой степени уплотнения асфальтобетонной смеси при уменьшении количества проходов катка;
общее уменьшение трудозатрат на строительство на 40%;
при передвижении машин снижается шум колес и увеличивается коэффициент сцепления на 35%
увеличение сопротивляемости сдвигу верхнего слоя в местах торможения на перекрестках и остановках.

Зимний асфальтобетон

Специально для северных районов, где под воздействием отрицательных температур покрытие теряет пластичность и трескается под воздействием нагрузок, Союздор НИИ разработал ТУ-5718.030.0139369-99. Строительство дорог по новым технологиям предусматривает применение асфальтобетона и щебеночно-мастичных смесей на основе кубовидного щебня из габбродолерита и стабилизированный битум.

Специальные полимерные добавки позволяют покрытию сохранять пластичность при температуре до ‒20°C. Показатель морозостойкости такого основания F-400 ‒ выдерживает 400 циклов замораживания и оттаивания. Впервые методика была применена «Центродорстрой» на строительстве автотрассы 1 категории «Дон».

Фибробазальтовый шлакощелочной бетон

Высокоподвижный самоуплотняющийся бетон с показателем морозостойкости F-300 был разработан учеными военного инженерно-технического университета Санкт Петербурга. В состав бетона на этапе смешивания компонентов постепенно вводится базальтовая фибра, выполняющая роль арматуры. Армированная смесь характеризуется высокой прочностью, а повышенное содержание щелочи увеличивает коррозионную устойчивость в условиях кислотного воздействия.

Основа дорожного покрытия ‒ грунт, который перед уплотнением поливается водным раствором стабилизатора «ANT» с миндобавками. Препарат производится в России ЗАО «АНТ». В процессе прохождения вальцевым катком происходит уплотнение грунта с высоким цементирующим действием. Это подготовительный этап плотного основания для последующей укладки асфальта толщиной 3-5 см. При значительной экономии дорогостоящего асфальтобетона, трасса способна выдержать нагрузку до 10 тонн на ось. При необходимости можно увеличивать слой износа, адаптируя покрытие под большие нагрузки. Стоимость таких дорог на 30% дешевле, чем просто укладка асфальта, а сроки строительства сокращаются в разы.

Новая технология строительства ANT нередко применяется для организации временных грунтовых дорог и строительных площадок, что исключает деформирования и пыль при проезде автотранспорта. Стабилизатор грунта нетоксичен и не приносит вред почве.

Компакт-асфальт

Эту технологию еще называют «двухслойный асфальт». Создателем является компания Kirchner, а надежность и эффективность компакт-асфальта доказана временем. Первыми его испытали в Европе (Польша, Германия, Голландия). С середины 90-х годов компакт-асфальт показал отличные результаты.

Верхний слой (2 см) с повышенным содержанием вяжущего особо износоустойчив. Нижний крупнозернистый ‒ устойчив к деформациям. Главной проблемой при разработке стало сцепление слоев, так как в этом месте возникают максимальные сдвиговые нагрузки. Поэтому главная особенность заключается в технике укладки, для которой применяется асфальтоукладочный комплекс. Пласты ложатся одновременно за один проход (горячий по горячему). Уплотнение производится за несколько проходов катком. Высокая теплоемкость толстого нижнего слоя продлевает остывание, что позволяет достичь высокой плотности и надежного сцепления.

Специальный асфальтоукладчик «Dynapac» оснащен программным оборудованием и контролирует процесс с высокой точностью. Компакт-асфальт характеризуется идеальной плоскостью покрытия, высоким сцеплением с колесами, устойчивостью к образованию колей.

Обслуживание и ремонт

Учитывая неудовлетворительное состояние, в котором находятся старые автомобильные дороги, новые технологии по ремонту стали еще более актуальны. Капитальный ремонт до недавнего времени был трудоемким и дорогостоящим процессом, но с применением новой техники он стал быстрее и дешевле.

Новый асфальт из старого

За счет экономичности и высокой эффективности сегодня стала очень популярна технология ресайклинга. Специальный самоходный комплекс срезает верхнюю часть старого поврежденного асфальта, дробит его, перемешивает с современными вяжущими растворами и снова укладывает.

Это практически асфальтный завод на колесах, который использует в качестве сырья вторичный асфальт, а процесс демонтажа и укладки происходит непрерывно. Такой способ ремонта исключает затраты на новое сырье и его доставку, а также не требует утилизации отходов. Благодаря применению более качественных вяжущих составов, адаптированных для вторичного сырья, полотно отвечает всем нормативным требованиям.

Сларри-Сил как альтернатива капитальным ремонтам

Даже самая современная трасса требует обслуживания. В среднем через 8-10 лет возникает необходимость капитального ремонта. Новая технология превентивного содержания дорожных одежд – Сларри-Сил позволяет избежать капитального ремонта. Применяя ее каждые 4-5 лет, содержание значительно удешевляется.

Суть производства работ заключается в образовании тонкого слоя износа путем холодного литья эмульсионно-минеральной смеси. При этом Сларри-Сил применяют, если полотно еще только в удовлетворительном состоянии и не имеет явных признаков разрушения. Метод можно сравнить с нанесением защитной пленки на экран мобильного телефона. Сларри-Сил останавливает процесс старения, восстанавливает эксплуатационные характеристики и не снижает сцепление дороги с колесами автомобиля.

Важно! В настоящее время все внедренные методики построены на опыте зарубежных технологий и опираются на оценку уже существующих результатов. При этом необходимость собственных разработок не менее актуальна. Кроме качества, весомой целью становится высокая степень экономичности.

Перспективы отечественных технологий

Новые технологии в строительстве автомобильных дорог не останавливаются на достигнутом. Отечественные разработки ведутся ведущим в России научно-исследовательским институтом бетона и железобетона. Один из наиболее перспективных проектов находится на завершающей стадии. Отходы ТЭЦ и металлургии уже давно применяются в строительной индустрии, но сегодня внимание ученых привлекли огромные запасы технической серы. Кроме природных запасов, сера ‒ побочный продукт при переработке нефти, природных и топливных газов. Её использование в строительстве решит не только задачу получения высококачественных материалов, но и вопрос утилизации серосодержащих отходов.

НИИЖБ провели ряд комплексных исследований композитных материалов на основе термопластичного серного вяжущего. Уже изучены и разработаны способы по получению сероасфальтобетона, подготовлена нормативно-техническая документация, составлены карты изготовителей и поставщиков оборудования. Теперь новые технологии в дорожном строительстве России будут иметь надежную сырьевую базу, а их себестоимость обойдется значительно ниже.