1 стр. из 1

Сеть автомобильных дорог газо- и нефтедобывающих регионов Сибири исторически базировалась на нефтепромысловых дорогах, имеющих сборные покрытия из железобетонных плит.

До настоящего времени на вновь строящихся автомобильных дорогах применяют подобную конструкцию дорожной одежды. Это связано с необходимостью сооружать земляное полотно на слабых основаниях, болотах, что приводит к длительным существенным осадкам и необходимости перекладки плит. Короткий летний период вынуждает использовать для строительства дорожных одежд сборные железобетонные покрытия, которые успешно укладываются и зимой.

В результате интенсивной длительной эксплуатации в суровых климатических условиях такие покрытия требуют ремонта, который, как правило, выполняют путем укладки на плиты 1–2 слоев асфальтобетона. При этом практика свидетельствует, что образование трещин происходит уже после первой зимы над поперечными стыками сборного железобетонного основания. Продольные швы также проявляются на покрытии на второй или третий год эксплуатации. С течением времени асфальтобетон в зоне трещины разрушается, раскрытие трещин увеличивается, вода проникает в швы, в земляное полотно, ослабляя дорожную конструкцию. Таким образом, трещины служат первопричиной образования более существенных дефектов, снижающих прочность, срок службы дорожной конструкции и транспортно-эксплуатационные характеристики покрытия [1].

Механика работы неоднородной слоистой дорожной конструкции сложна. Тем не менее следует выделить две основные причины появления трещин на асфальтобетонном покрытии, уложенном на основание из плит (рис.1):
 высокие растягивающие температурные напряжения, возникающие при охлаждении материала с одновременным снижением его деформативности (А);
 существенные вертикальные деформации краевой части плит в зоне стыков от транспортных нагрузок (эффект «ножниц» — Б).

Вторая причина обусловливает образование трещины в покрытии именно в зоне шва. Поэтому температурные трещины в этом случае условно называют отраженными. Увеличенные вертикальные деформации краевой части плит являются известной объективной закономерностью, вызванной нарушением сплошности плиты и ослаблением основания в зоне стыка.

Сопоставляя величину температурных напряжений с механическими и деформационными свойствами асфальтобетона можно сделать вывод, что образование температурных трещин в покрытии в суровых климатических условиях неизбежно. Зачастую мы можем только отдалять время их появления, регулировать величину раскрытия и шаг трещин, тем самым увеличивая срок службы дорожной конструкции.

С нашей точки зрения проблема повышения трещиностойкости асфальтобетонных покрытий в северных регионах может эффективно решаться осуществлением комплекса мероприятий. При этом нужно рассматривать работу всей дорожной конструкции, а не только покрытия.

С одной стороны, составы и физико-механические характеристики асфальтобетона и других материалов, широко используемых в дорожном строительстве, сравнительно мало изменились со времени начала их применения, а нагрузки и скорости движения транспорта значительно возросли. Растут требования к ровности покрытия.

С другой стороны, невозможно обеспечить приемлемые условия работы покрытия, его ровность и долговечность, не устранив значительные вертикальные деформации краевой части плит. Однако невозможно уменьшить деформацию краевой части плит при их укладке на неукрепленное основание из мелкого пылеватого песка (даже с прослойкой из нетканого геотекстильного полотна). Известный эффект «диафрагменного насоса» постепенно ослабит основание в зоне стыка плит.

Сотни лет известны способы повышения прочности материалов на растяжение при изгибе, на сдвиг (срез) путем их укрепления, укладки арматуры в соответствующей зоне. В развитых странах эти способы широко используются в дорожном строительстве несколько десятков лет. Сорок лет назад и в нашей стране интенсивно развивались методы строительства укрепленных слоев дорожных одежд, был накоплен значительный положительный опыт, который, к сожалению, постепенно утрачивается.

Гораздо меньший и несистематизированный опыт накоплен у нас в части армирования дорожных конструкций. Сегодня на рынке присутствуют десятки компаний, предлагающих различные геосинтетические материалы с широким спектром механических свойств.

Таким образом, исходя из двух основных причин образования трещин и базируясь на элементарной инженерной логике, с нашей точки зрения, целесообразно применять комбинацию из двух основных мероприятий, наиболее доступных в настоящее время:
 во-первых, необходимо повысить сопротивляемость асфальтобетона растягивающим напряжениям — например, путем армирования этого слоя;
 во-вторых, целесообразно снижать деформативность краевой части плит путем усиления основания в зоне стыка плит.

Второе мероприятие менее распространено в практической деятельности, хотя известны десятки изобретений, касающихся усиления основания в зоне стыков плит.

В некоторых изобретениях предлагается изменить конструкцию стыка плит для более эффективной передачи нагрузки на соседнюю плиту. Можно укреплять грунтовое основание в зоне стыка плит, укладывать под стыки «лежни» из различных материалов, армировать верхний слой земляного полотна или основания. Но эти предложения приемлемы при новом строительстве или при перекладке плит.

Армирование дорожных конструкций получает все большее развитие в научном и практическом плане. В России построены сотни километров армированных асфальтобетонных слоев, за рубежом — тысячи километров. Опыт свидетельствует, что армированные асфальтобетонные покрытия служат в 2–4 раза дольше. При этом армирование асфальтобетона является одним из наиболее дешевых, технологичных и эффективных способов повышения долговечности покрытий. Так, например, стоимость геосеток ССНП Хайвей, используемых для армирования покрытий, составляет всего 1…3% от стоимости асфальтобетона, при этом затраты окупаются за счет сокращения эксплуатационных расходов и увеличения межремонтных сроков. В некоторых случаях возможно уменьшение толщины покрытия до 20%.

Следует отметить, что не все геосинтетические материалы могут выполнять роль армирующих элементов. Оптимальным решением для дорог III–IV категорий во II–IV дорожно-климатических зонах (ДКЗ) является использование геосеток с прочностью на разрыв не менее 50 кН/м и предельным удлинением при разрыве не более 4%. Для дорог более высоких категорий, а также строящихся или ремонтируемых в I ДКЗ более эффективно использование геосеток с прочностью на разрыв не менее 80–100 кН/м.

Учитывая ограниченный объем данной статьи, мы не будем рассматривать особенности конструирования дорожных одежд с армированными асфальтобетонными покрытиями, эти вопросы отражены в одной из наших публикаций [2].

Литература
1. Сиротюк В. В., Батероу К., Крашенинин Е. Ю. «Строительство армированного асфальтобетонного покрытия в экстремальных климатических условиях».//«Строительная техника и технологии». №3, 2005.
2. Сиротюк В. В., Крашенинин Е. Ю. «Конструкции дорожных одежд с армированным асфальтобетонным покрытием».//«Автоматизированные технологии изысканий и проектирования». №4, (31), 2008.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!