Самая правильная технология асфальтирования дорог
Дороги считаются «артериями» сложного «организма» любой страны. От их качества в первую очередь зависит процент возникновения аварийных ситуаций. При проектировании дороги учитывается целый ряд факторов: будущая нагрузка от автотранспорта, природные условия, близость залегания грунтовых вод и даже хозяйственная деятельность человека в районе прокладки дорожного полотна. Мало просто уложить хороший асфальт, его необходимо своевременно ремонтировать и осуществлять грамотное обслуживание. Налаженное транспортное сообщение провоцирует к возникновению новых населенных пунктов или возрождения старых, строительству промышленных и коммерческих объектов, а так же развитию хозяйственной и культурной деятельности человека. Соответственно новые дороги играют роль активного участника в развитии общества по разным направлениям. Существует несколько вариантов укладки дороги, а процесс ее строительства является сложным и многоэтапным. Рассмотрим в действительности или нет, сложна технология асфальтирования дорог.
Виды асфальтирования
На данный момент технология асфальтирования дорог бывает двух видов. Эти виды получили свои названия в соответствии с температурой асфальтобетонной смеси, которая при них используется.
Разница в степени вязкости битума в разных типах смесей, что и определяет температурный режим укладки. Метод с применением холодной смеси применяется все чаще. Он имеет ряд своих преимуществ:
Но, к сожалению, этот способ удобен только для текущего ремонта. При строительстве новой дороги или во время капитального ремонта специалисты все же используют старый, верный способ горячего асфальтирования. Именно горячая смесь по поверхности распределяется лучше и хорошо уплотняется, соответственно можно говорить о более длительных сроках эксплуатации такого дорожного покрытия. Горячая асфальтобетонная смесь до момента использования должна быть строго определенной температуры (не ниже 120 градусов). Для ее поддержания используется специальная техника. При снижении температуры до определенного уровня смесь считается испорченной и непригодной к применению.
Интересно знать: кстати, ранее существовала еще и третья технология асфальтирования дорог, но в нулевых это определение исчезло из официальных терминов. Введение нового ГОСТа оставило место только двум технологиям, признав третью малоэффективной, а потому и нежизнеспособной. «Теплое» асфальтирование осуществлялось при температуре смеси не ниже 70 градусов. В качестве жидкой основы в этих смесях использовались жидкие и вязкие битумы.
Особенности материалов
Асфальтобетон является смесью, используемой в строительстве дорожных покрытий, состав которой оптимально подобран на основе минералов. В качестве минералов используются: песок, щебень, жидкий битум или битумная эмульсия, минеральный порошок. В соответствии с ГОСТом в зависимости от того, какой каменный материал лежит в ее основе, смесь классифицируется на три типа:
Существует еще одна классификация, которая основывается на размерах минеральных зерен в смеси:
При этом холодные смеси могут быть исключительно песчаными или мелкозернистыми. Так же выделяют еще три группы по проценту содержания гравия или щебня (каменной составляющей):
Именно твердые «ингредиенты» асфальтной смеси после укатывания заполняют собой все образующиеся воздушные полости.
Также существует исключительно «горячая» классификация по остаточной пористости материала, то есть по процентному объему «пор» в материале после его уплотнения. Она, как вы уже поняли, используется только для горячих асфальтобетонных смесей:
Асфальтобетонную смесь применяют не только в качестве основы для дорожных покрытий, хотя здесь она себя зарекомендовала, как один из наиболее надежных и экономичных материалов. Асфальт используют для покрытия площадей, аэродромов, садовых дорожек, частных дворов и полов в помещениях промышленного назначения.
Интересно знать: все виды асфальта подразделяются на два типа: натуральные и искусственные. Искусственные применяются повсеместно. Проезжая по городу вы имеете дело именно с искусственно созданным асфальтом. Натуральные образуются после испарения нефти и состоят из ее тяжелых остатков.
Горячий способ
Горячая смесь известная своей «выносливостью». Она способна выдерживать колоссальные нагрузки, поэтому применяется для строительства и ремонта оживленных дорог, с высокой проходимостью автотранспорта. Для приготовления смеси необходимо обеспечить температуру 100-130 градусов. Превышать или занижать температурную планку категорически запрещено, поэтому без специальной техники в этом деле не обойтись. При засыпании минерального порошка и щебня температура уже должна достигать 100 градусов. Параллельно битум разогревается до кипения. Компоненты непрерывно перемешиваются. Смесь сразу же доставляется к месту проведения работ или замешивается сразу же «не отходя от кассы». Укладывать асфальт тоже нужно быстро. Недопустимо создание «швов». Последующие слои должны укладываться на еще горячий предыдущий. Во время работы с горячей смесью возможно ее «прилипание» к катку. Чтобы этого избежать, покрытие постоянно смачивают водой. Для применения такого «чувствительного» материала необходима команда специалистов, которая обеспечит слаженную работу.
Холодный способ
Как вы видите, ни лютые морозы, ни «адская жара» не станет помехой для проведения качественных дорожных работ. Холодная смесь просто хранится в специальной упаковке при комнатной температуре. Никаких манипуляций с ней проводить не нужно, она уже готова к использованию. Используется этот материал только для ремонтных работ. Он отличается довольно высокой стоимостью. К сожалению, его прочность тоже оставляет желать лучшего, поэтому при строительстве автострад и основных дорог холодная смесь не применяется. Хотя в характеристиках материала и заявлена возможность укладки при высоких температурах, прочность покрытия сильно «страдает» именно летом.
Какие этапы включает в себя технология асфальтирования дорог
Ремонт или строительство новой дороги всегда начинается с проектирования. Этот этап самый первый и один из наиболее важных. Неверно составленный проект дороги впоследствии может привести к необходимости ее замены и повторному строительству. Поэтому, чтобы не пополнить ряды тех самых скупцов, которые платят дважды, лучше не экономить на проектировании. Затем место под дорогу тщательно расчищают от растительности. Затем с помощью погрузчиков и бульдозеров снимают верхний слой грунта. Грейдерами разравнивают поверхность образовавшейся «траншеи». В соответствии с отметками формируют так называемое дорожное корыто и хорошенько уплотняют его.
Следующим этапом станет формирование дорожной подушки. Именно она в будущем будет отвечать за равномерную нагрузку от транспорта и предотвратит проседания дорожного полотна. «Подушка» состоит нескольких слоев «наполнителя»:
Щебень засыпается для упрочнения всей «подушки», а мелкий щебень необходим для заполнения пустот. Все слои обязательно трамбуются грейдером. Толщина слоя щебня будет напрямую зависеть от назначения будущего полотна. К примеру, для пешеходных дорожек достаточно и 5 см, а для дорог, по которым будет следовать грузовой транспорт толщина слоя должна достигать 30 см. Бортовой камень устанавливают по бокам будущей дороги. После завершения формирования «подушки» ее проливают битумом для лучшего закрепления будущего покрытия.
На заключительном этапе строители приступают непосредственно к укладке самой асфальтобетонной смеси. Ее либо готовят сразу же на месте работ (чаще всего в случаях масштабного строительства), либо привозят на специальной технике. Смесь равномерно распределяют по «подушке», а затем трамбуют несколькими асфальтоукладчиками. Укладывают асфальтобетон в несколько слоев, что добавит прочности покрытию.
Устройство грунтовой дороги
В рамках статьи мы рассмотрим вариант строительства новой грунтовой просёлочной дороги и поговорим о способах приведения в порядок уже существующей, но пришедшей в негодность. При этом, рассматривать будем только бюджетные варианты строительства дороги, которые могут позволить получить качественную «грунтовку». Разумеется, строительство дорог удовольствие не из дешёвых, поэтому термин «бюджетный вариант» довольно условный.
В качестве примера мы будем рассматривать две реальные дороги до моего участка. В первом случае это будет уже проложенная трасса длиной в 1400 метров. Трасса, это потому, что дорогой её называть у меня язык не поворачивается. Проходит она по целине и только по отрезку в 300 метров можно ездить круглогодично без проблем. Остальные 1100 метров проходят по глине и после хорошего дождя проблема проехать даже на внедорожнике. Во втором случае нужно строить дорогу «с нуля», но её протяжённость составит всего 550 метров.
Что касается восстановления старой разбитой просёлочной дороги, то её нужно делать по той же схеме, что и новую. Расходы на неё будут огромными. Единственным плюсом является то, что ремонт можно делать поэтапно. Сначала привести в порядок самые проблемные отрезки пути, и со временем довести до ума остальные. В моём случае дешевле построить новую, длиной 550 метров. Ремонтировать её в будущем будет значительно дешевле, чем уже существующую, длиной 1400 метров.
Для начала немного теории.
Грунтовая просёлочная дорога
Грунтовые просёлочные дороги бывают трёх типов:
Насыпь улучшенной грунтовой просёлочной дороги формируется из двух основных слоёв:
Дополнительные слои нужны для повышенной сохранности дорожного полотна:
Устройство грунтовой дороги
Перед тем как строить новую дорогу, нам нужно проложить для неё оптимальный маршрут. В большинстве случаев потребуется получить разрешение на её строительство у местных властей. Подробно на этой теме мы останавливаться не станем и будем считать, что у нас оно уже есть. Маршрут нужно прокладывать максимально прямым, избегая высоких холмов и влажных низин. Такой подход позволит сэкономить на строительстве дороги немалые средства.
Теперь нам нужно определиться с шириной будущей дороги. В большинстве случаев, грунтовую просёлочную дорогу строят однополосной, для проезда только в одну сторону. Для разъезда транспортных средств устраиваются небольшие площадки на расстоянии 100 — 200 метров между ними. Ширина насыпи такой дороги обычно от 3 до 4 метров. Здесь важно учитывать следующий момент — чем шире дорога, тем стабильнее дорожное полотно. Ширина придорожной канавы обычно не превышает одного метра. Между канавой и насыпью необходимо наличие обочины шириной не менее метра.
По проложенному маршруту будущей дороги необходимо сделать выемку плодородного грунта, то есть сформировать основу под насыпь и очистить место под будущие придорожные канавы. Если мы строим дорогу с шириной насыпи в 3.5 метра, то плодородный слой почвы нужно снимать полосой минимум 7.5 м. А лучше все 8 метров. Всю собранную плодородную почву следует переместить в свой сад-огород. Для этой работы понадобятся экскаватор с широким ковшом и самосвал.
Необходимо продумать схему отвода воды из придорожных канав и предусмотреть для них необходимые уклоны. Если вода будет длительное время застаиваться в кювете, это будет способствовать водной эрозии дорожного полотна. В случае необходимости, можно отвести воду из таких мест путём прокладки трубы даже под дорожной насыпью в другую кювету. Обычно это необходимо когда значительный участок дороги проходит по косогору. В этом случае устраивается только одна канава, со стороны холма. Длина трубы должна быть от канавы до канавы. В нашем случае, это не менее 6 метров.
На подготовленное основание расстилается рулонный геотекстиль большой плотности (100 — 250 г/м2) Чем выше плотность, тем долговечнее работа материала и тем выше способность дорожного полотна сопротивляться нагрузкам. Делать выбор следует исходя из предполагаемой интенсивности эксплуатации дороги. В моём случае будет достаточно 100 г/м2, так как я намерен дополнительно применить объёмную георешётку.
Возможны два бюджетных варианта:
Эти два варианта устройства грунтовых дорог можно удешевить использованием недорогих доступных дренирующих материалов. Иногда вполне достаточно песчано-гравийной засыпки. Также в основание дороги можно заложить битый кирпич, шлак, измельчённый в дробилках бетон и другие строительные и промышленные отходы, не загрязняющие окружающую среду.
Защитное финишное покрытие
Поскольку в качестве верхнего слоя дороги применяются твёрдые дренирующие материалы, то их следовало бы тоже защитить. Например от разлетания из-под колёс автомобиля. Да и сам автомобиль страдает от ударов камней по днищу кузова. Вариантов здесь немного и они не идеальны, но они есть и ими можно воспользоваться:
На финишное покрытие из суглинка стоит обратить особое внимание. Оно довольно прочное, не пылит и на нём не образуется «стиральная доска». В дорожном строительстве смесь известна под названием «грунтобетон». Состав смеси прост и незатейлив:
Замешивается раствор в бетономешалке. Заливается как и бетон, в опалубку, слоем не более 100 мм.
Сообщества › Это интересно знать. › Блог › Как строят дороги
Из чего строят дороги?
Строительство дороги дорогое и непростое дело. Сама дорога сложное инженерное сооружение, из которого мы видим только верхнюю часть: покрытие, да бордюры. Сама дорога — это многослойный пирог. Задача сложной конструкции дороги перераспределить нагрузки от машин на грунт. В зависимости от конструкции дороги бывают жесткие цементнобетонные, и не жесткие асфальтобетонные.
У цементнобетонной дороги связующим служит цемент. Главный плюс жесткой цементнобетонной дороги — долговечность. При правильной эксплуатации капитальный ремонт цементобетонным трассам требуется лишь через 24 года, а асфальтовым дорогам он требуется через 10 лет (да и то при соблюдении технологии).
В конце 60-х в СССР начали активно заниматься цементобетоными дорогами. Но цемента не хватало, шло массовое строительство жилья. Зато нефть была дешева и были открыты новые месторождения и стали развивать технологии строительства асфальтобетонных дорог. Однако, цементобетон успел получить большое распространение на Севере и в Сибири как основание при строительстве дорог и эти дороги стоят до сих пор.
Существуют два варианта строительства дорог из цементобетона. Первый – это монолитный бетон, вложенный в заготовку и твердеющий в естественных условиях. Второй сборный из железобетонных плит. Монолитный бетон отливается на месте. Однако в России нормальные условия для твердения бетона могут быть обеспечены в летний период, когда температура окружающей среды составляет не менее 15-17 град. С. Монолитная технология изготовления бетона непосредственно на трассах сильно ограничивает скорость строительства дорог и масштабное строительство в России затруднено. Второй способ строительства дорог из цементобетона это собирать дороги из преднапряженных железнобетонных плит сделанных на заводе. Заводские условия позволяют получить намного лучший бетон с заданными характеристиками, которые нереально получить в полевых условиях.
Таких дорог раньше много строили и в России. Вспомним, что МКАД раньше был построен из бетонных плит назывался «бетонкой» (сейчас так все еще продолжают называть Большое и Малое кольцо в Московской области). Однако у старой технологии был существенный недостаток: плиты разъезжались, поскольку требовали такого основания, чтобы одна плита не осаживалась относительно другой. Особенно эта проблема возникала при эксплуатации трасс большегрузными автомобилями.
Сегодня проблема основания полностью преодолена. Железобетонные плиты для дорог снабжены сквозными каналами в средней части диаметром 15-25 мм и шпунтованными боковыми гранями. Через каналы протягивают стальные тросы, покрытые защитной смазкой, которая обеспечивает им защиту от коррозии, а напрягаемая арматура располагается в полиэтиленовых трубках. За счет этого напрягаемой арматуре обеспечивается свободное перемещение, как в процессе натяжения, так и при эксплуатации конструкции. Между торцами железобетонных плит помещается герметик. Себестоимость таких дорог по новой технологии в среднем в два раза ниже, чем асфальтобетонных, поскольку радикально сокращаются затраты на подготовку основания.
В США 80% покрытий дорог – цементобетон. Асфальт используют только как верхний смягчающий слой для движения. В США впервые использовали эту технологию в 1921 году. Сегодня в США тысячи «вечных» автодорог и покрытий построены из сборного преднапряженного железобетона. Бельгия построила свой первый участок дороги из напряженного железобетона в 1950 году и интенсивно использует эту технологию с 1970 года. Причем, строятся не только магистрали, но и дороги регионального и местного значения. Во Франции эту технологию впервые применили в 1947 году, а повсеместно стали внедрять с 1983 года.
Видео о том как ремонтируют цементнобетонную дорогу:
Сейчас в России жестких бетонных трасс всего 2-3%, в Германии — более 40%, причем все возводимые у нас новые дороги — асфальтовые. Возможно потому, что битум для асфальта — серьезная статья доходов нефтяного бизнеса.
Самый нижний слой – слой основания – грунт, следующий слой – песок, затем идет щебень и последний верхний слой – дорожная одежда – или асфальт. Когда разрушается асфальт, возникают трещины и небольшие ямы на дороге, которые мешают передвижению, но, как говорится, «не смертельно». В любом случае асфальтобетон это сложная смесь из битума, бетона и наполнителя. От качества ингредиентов зависит долговечность слоя, поэтому дорожники проверяют покрытия, вынимая образцы асфальта.
Видео о том как делают асфальт для дорог:
Хорошее основание — залог хорошей дороги. В зависимости от предстоящего режима эксплуатации выбирается толщина щебеночного основания, количество слоев и размер щебенки. При укладке каждый слой щебня необходимо уплотнятся катком. Для повышения качества уплотнения основание проливают водой.
Георешетки и геотекстиль
Однако даже хорошо уложенное основание проседает: щебень уходит в песок, а песок перемешивается с грунтом, в верхнем слое появляется колея, на дороге образуются ямы.
Что бы этого избежать придумали армировать и разделять слои дороги. В 70-х годах 20 века придумали иглопробивной геотекстиль (в СССР он шел под названием «Дорнит»). Этот материал использовался на границе грунта с песком и не позволял этим слоям смешиваться, кроме того, в геотекстиле использовались дренирующие свойства, и он был способен выводить воду из полотна дороги. В тот момент это была прорывная технология.
Казалось, что она решает проблему некачественных дорог раз и навсегда. Но с течением времени нагрузки на автомобильные дороги возросли и применения геотекстиля стало уже недостаточным. Тогда стали применять плоская пластиковую георешетку между слоями песка и щебня. Эта технология дает эффект «заклинивания и фиксации». Щебень попадает в решетку и создает очень плотный слой. Такой слой намного менее восприимчив к динамическим нагрузкам в различных плоскостях.
Строительство с использованием новых материалов получило в развитых странах повсеместное распространение. Так, в Канаде, стране с похожими на российские климатическими условиями, геотекстиль применяется более чем на 90% федеральных дорог, георешетка – на более чем 60%. В США похожая картина. В Германии вообще почти 100% дорог с асфальтобенным покрытием строится с использованием геотекстиля и более 80% дорог с дополнительным армированием георешеткой.
В последнее десятилетие свою инфраструктуру начал активно развивать Китай, и там также активно используют геоматериалы. Как же обстоят дела в России? В 2011 году в РФ на федеральных дорогах 1 и 2 категории геотекстиль использовался меньше, чем в 50% случаев, а плоская георешетка – менее чем в 10% случаев! Фактически мы продолжаем строить дороги по технологиям прошлого столетия.
После того, как уложена основа из щебня, ее проливают специальной смоляной мастикой и приступают непосредственно к асфальтированию. Толщина асфальтобетонного покрытия так же, как и толщина щебеночного основания, зависит от интенсивности планируемой эксплуатации. Для придомовой территории обычной жилой многоэтажки, где движение фур не планируется, можно прекрасно обойтись одним слоем мелкозернистого асфальта толщиной 4-5 см. Для более серьезных условий необходимо уложить два слоя асфальта – нижний слой из крупнозернистого асфальтобетона толщиной 4-5 см, а верхний – из мелкозернистого тоже 4-5 см. Третий слой асфальта укладывается для особо напряженных дорог. Для особо напряженных дорог под асфальт укладывается армирующая металлическая сетка, которая перераспределяет нагрузку в верхнем слое. Слои асфальта сцепляются между собой битумной мастикой.
Асфальтобетонная смесь готовится на асфальтовых заводах. По большему счету это огромный миксер, который смешивает компоненты асфальтобетона и разогревает их. Заводы часто делаются мобильными, что бы сократить время доставки смеси, поскольку смесь укладывается в горячем виде.
Обычно на объект смесь доставляется самосвалами. Из 1 тонны асфальта получается в среднем 10 м2 асфальтобетонного покрытия толщиной 4 см. Итак, асфальт привозят, затем вручную или с помощью специальных машин – асфальтоукладчиков – распределяют по заданной территории, разравнивают, планируют и уплотняют с помощью катков, виброплит, трамбовок.
Процесс укладки асфальта зависит от погоды. Нельзя укладывать асфальт в сильный дождь. Кроме того, асфальтобетонная смесь – продукт горячий. В горячем состоянии ее отгружают на асфальтобетонном заводе и как можно быстрее, не давая ей остыть, ее нужно довезти, выгрузить, укатать. Особенно это актуально для холодного времени года.