Несущие слои из дренажного бетона

Несущие слои из дренажного бетона (DBT) используются для улучшения дренирования. Если не происходит отвода воды под дорожным покрытием, на несущем слое и дорожном покрытии в результате высокой интенсивности движения может возникнуть так называемый «эффект накачивания», приводящий к повреждениям и дефектам. Вымывание материала несущего слоя приводит к образованию пустот, влекущих за собой разломы бетонного дорожного покрытия. В большей степени этому подвержены низко расположенные дороги (низкие точки дренирования), куда производится отвод воды с больших площадей. Несущие слои из дренажного бетона могут использоваться по всей поверхности или на отдельных опасных участках дорог и решительным образом улучшают ситуацию по дренированию.
Несущие слои из дренажного бетона устанавливаются под плиточным настилом или брусчаткой. При водопроницаемом укреплении поверхности несущие слои из дренажного бетона выполняют требования к высокой устойчивости и достаточному просачиванию дождевых вод.

1. Общая информация

Дренажный бетон представляет собой бетон с крупнопористой рыхлой структурой, содержащий необходимое количество раствора с мелкозернистым песком, способствующего обволакиванию зернистого заполнителя и точечному сцеплению его компонентов (рис. 3). Между зернами заполнителя образуются пустоты, незаполненные раствором с мелкозернистым песком. В несущем слое из дренажного бетона содержание этих пустот составляет от 15 % от объема.
Области применения дренажного бетона разнообразны, начиная от фильтровальных труб, дренажных камней и несущих слоев из дренажного бетона и заканчивая дорожными покрытиями из модифицированного дренажного бетона, который способствует не только хорошему дренированию, но и снижению уровня шума от движения транспорта благодаря высокому звукопоглощению крупнопористой рыхлой структуры. В данной спецификации рассматриваются только несущие слои из дренажного бетона, укладываемые под дорожным покрытием или под плиточным настилом и брусчаткой.

2. Основные принципы строительства

Принципы строительства несущих слоев из дренажного бетона представлены в спецификации научно-исследовательского института путей сообщения «Несущие слои из дренажного бетона». Особенности использования дренажного бетона под водопроницаемым плиточным настилом и брусчаткой описаны в спецификации «Водопроницаемые укрепления дорожного полотна».

Основание. Основанием для несущих слоев из дренажного бетона служат как несвязанные водопроницаемые слои, например, морозозащитные слои, так и связанные плотные слои, например, упрочнения, при которых вода может стекать с поверхности и удаляться по боковому водоотводу.

Конструкция. Несущие слои из дренажного бетона могут укладываться как по всех поверхности, так и на отдельных участках в низших точках дренирования. При укладке на отдельных участках под обочинами в низших точках уклона толщина несущего слоя с дренажным бетоном соответствует толщине соседнего несущего слоя. При сплошной укладке несущего слоя из дренажного бетона, например, под дополнительными полосами движения (рис. 6), толщина слоя может быть различной.

	Рис. 1: Укладка несущего слоя из дренажного бетона по полосе разгона на въезде на автобан
	Рис. 2: Укладка несущего слоя из дренажного бетона с помощью дорожной отделочной машины

Необходимо удостовериться, что дождевая вода, просачивающаяся в несущий слой с дренажным бетоном, отводится по боковому водоотводу.
Под бетонным покрытием внутренний край несущего слоя с дренажным бетоном при новом строительстве должен иметь выступ размером от 20 см по отношению к расположенному над ним продольному шву бетонного покрытия (например, между обочиной и полосой движения), чтобы принимать просачивающуюся воду. Если несущий слой из дренажного бетона и/или соседний несущий слой изготавливаются при смешивании на месте, то несущий слой с дренажным бетоном должен выступать над швом на 50 см. После укладки соседнего несущего слоя еще раз сфрезеровывается переход в 30 см между несущим слоем и несущем слоем из дренажного бетона, что позволяет создать равномерные условия опирания и дренажную зону в 20 см.

Таблица 1: Требования к несущему слою из дренажного бетона согласно нормам

При формировании внешнего края несущего слоя из дренажного бетона действуют требования к несущим слоям согласно нормам ZTVT-StB [9]. Согласно этим нормам под дорожным покрытием из бетона необходимо предусмотреть несущий слой (например, несущий слой из дренажного бетона), ширина которого будет больше размеров, требуемых в соответствии с используемым способом укладки (например, ширина рабочей поверхности бетоноотделочной машины). Однако при этом выступ не должен быть меньше 35 см. Несущий слой из дренажного бетона под брусчаткой:
При укладке несущего слоя из дренажного бетона под брусчатку или плиточный настил толщина несущего слоя должна соответствовать требованиям для несущих слоев с гидравлическими связующими веществами, которые определены в директивах по стандартизации наземной части дорог общего пользования (RStO). Как правило, между несущим слоем из дренажного бетона и балластным слоем брусчатки должна располагаться прослойка из геотекстильного материала, для того чтобы предотвратить проникновение мелких компонентов балластного слоя в пустоты несущего слоя из дренажного бетона и гарантировать достаточную фильтрационную устойчивость к эрозии.

3. Строительные материалы

Для несущего слоя из дренажного бетона необходимо использовать то же связующее вещество, которое используется в соседнем несущем слое с гидравлическими связующими. Цемент должен соответствовать стандарту DIN EN 197. Зернистый заполнитель или минеральные вещества должны пройти контроль качества и выполнять требования. Заполнители из вторичного бетона могут использоваться в случае подтверждения их пригодности. В спецификации работ необходимо указать возможность использования вторичных стройматериалов. Максимальный размер зерен не должен превышать 32 мм. Для несущих слоев из дренажного бетона используются различные кривые с прерывистым гранулометрическим составом диапазона 2/4 или 4/8 мм. Для получения больших пустот требуется низкое содержание песка. Для фракций > 8 мм может использоваться дробленый зернистый заполнитель или круглозернистый материал, при этом следует учитывать, что дробленый материал (щебень) повышает предел прочности на растяжение при изгибе. Чтобы получить равномерно большие пустоты, при использовании крупного зернистого заполнителя к фракциям > 8 мм предъявляются особые требования в отношении формы зерен. Содержание зерен удлиненной и плоской формы (соотношение длины к толщине более 3 : 1) не должно превышать 20 % от массы.

Разрешено использование добавок и присадок, соответствующих требованиям стандарта DIN 1045 или имеющих допуск органов строительного надзора.
В качестве добавляемой воды может использоваться любая природная вода, если она не содержит веществ, препятствующих твердению. В случае сомнения необходимо провести исследования. При использовании остаточной воды следует обратить внимание на положения директивы Немецкого комитета по железобетону «Производство бетона при использовании остаточной воды, остаточного бетона и строительного раствора».

4. Строительные смеси (состав, смешивание)

Подходящий состав несущего слоя из дренажного бетона определяется при проведении испытаний на пригодность. При этом следует придерживаться требований к свойствам несущих слоев из дренажного покрытия, представленным в таблице 1. Эмпирические данные по составу смеси из спецификации приведены в таблице 2.
При изготовлении несущего слоя из дренажного бетона следует по возможности точно придерживаться данных по содержанию воды, определенных при проведении испытаний на пригодность. Водоцементное отношение, как правило, не должно превышать 0,40. Несущие слои из дренажного бетона реагируют даже на незначительное снижение содержания воды, что отражается на их прочности. При использовании заполнителя из остаточного бетона содержание воды и цемента увеличивается (смотри таблицу 2).

Таблица 2: Эмпирические данные по составу смеси согласно

¹⁾ Более высокие показатели используются для вторичного бетона

Высокое содержание цемента и песка способствует линейному повышению предела прочности при сжатии, однако снижает содержание пустот и водопроницаемость. В то время как вследствие повышенного содержания цемента содержание пустот уменьшается незначительно, повышение содержания песка приводит к существенному уменьшению. Это следует учитывать, прежде всего, при смешивании на месте. Фракции зерен строительной смеси размером меньше 2 мм подлежат специальным требованиям в отношении предельных отклонений между содержанием, полученным при проведении испытаний на пригодность, и действительным содержанием. Данные испытаний на пригодность для фракций размером меньше 2 мм не должны быть ниже 3 % от массы и превышать 5 % от массы. Для фракций размером > 8 мм действуют требования. В таблице 3 представлены отдельные образцы состава смеси несущих слоев из дренажного бетона, взятые из литературы.

Рис. 3: Поверхность несущего слоя из дренажного бетона, вальцованная

Несущие слои из дренажного бетона могут изготавливаться в центральной смесительной установке или смешиваться на месте. При смешивании в смесительной установке временя смешивания после добавления всех компонентов составляет не менее 60 с.
Смешивание на месте требует наличие специального оборудования грунтосмесительной машины. Одного увлажнения зернистых смесей не достаточно, так как гранулометрический состав несущего слоя из дренажного бетона обеспечивает сток воды. Рекомендована подача воды с помощью распыляющей головки поверх фрезерного вала.

5. Исполнение

Укладка несущих слоев из дренажного бетона осуществляется, как правило, с помощью укладчиков или грейдеров. При укладке смеси необходимо соблюдать следующие положения:
Укладка при смешивании в центральной смесительной установке
- до укладки обеспечить защиту готовой строительной смеси от высыхания или дождя
- при укладке полосами несущий слой из дренажного бетона необходимо укладывать на еще не затвердевший соседний гидравлически связанный несущий слой, сначала произвести укладку плотного несущего слоя, а затем несущего слоя из дренажного бетона
- предварительное уплотнение брусом укладчика (рис. 1 и 2)
- прокатывание с помощью гладкого катка без вибрации (рис. 5)

Таблица 3: Образцы состава смеси несущих слоев из дренажного бетона

Укладка при смешивании на месте
- укладка слоя по всей ширине за один проход. Соединение внахлест ведет к образованию неравномерной плотности и прочности
- сначала подается песок и крупные зерна, затем добавляется цемент, в процессе фрезерования подается вода
- содержание зернистого заполнителя, необходимое для достижения запланированной толщины слоя и расположения по высоте, определяется при поведении предварительных испытаний
- прижимание готовой смеси с помощью гладкого катка
- прокатывание с помощью гладкого катка без вибрации

	Рис. 4a: Виброплита с планкой для надрезов
	Рис. 4b: Вибрационное уплотнение поперечных швов
	Рис. 5: Прокатывание DBT с Рис. 6: Имеющееся и новое поперечное сечение / помощью гладкого катка без строительство расширения автобана под Ганновером вибрации

Таблица 4: Испытания несущих слоев из дренажного бетона

Комбинированное смешивание в центральной смесительной установке и на месте Температура готовой строительной смеси во время укладки должна составлять > 5 °C. При температуре воздуха > 25 °C необходимо регулярно проверять температуру строительной смеси. Она не должна превышать +30 °C.
Для защиты от высыхания несущий слой из дренажного бетона необходимо обработать сразу же после укладки. Целесообразным будет накрывание водоудерживающим материалом (например, влажной джутовой тканью) или синтетической пленкой. Пленку необходимо закрепить от смещения при воздействии ветра. Выдерживание необходимо проводить не менее трех дней. Орошение водой разрешено только в исключительных случаях. В течение первых 7 дней после укладки несущий слой из дренажного бетона необходимо защитить от воздействия низких температур.

При дождливой погоде во время укладки несущего слоя из дренажного бетона при смешивании в центральной смесительной установке целесообразно использовать стабилизирующие добавки для бетона, что поможет предотвратить смывание с зернистого заполнителя тонкой пленки строительного раствора. Готовый несущий слой из дренажного бетона проверяется подрядной строительной организацией на прямолинейность профиля, горизонтальность и толщину слоя (смотри таблицу 4). В данном случае действуют требования для несущих слоев в соответствии с ZTVT-StB 95.

Надрезание

В свежем уложенном состоянии на несущем слое из дренажного бетона в продольном и поперечном направлении необходимо сделать надрезы в тех метах, где будут проходить продольные и поперечные швы укладываемого впоследствии бетонного покрытия. Особое внимание (положение и глубина) следует уделить созданию продольных надрезов в зоне внутреннего края несущего слоя из дренажного бетона (рис. 4a и 4b).

Несущий слой из дренажного бетона под брусчаткой

Несущий слой из дренажного бетона под брусчаткой и плиточным покрытием необходимо разделять с помощью продольных и поперечных надрезов на расстоянии не более 5 м. Защита в стадии строительства Для того чтобы избежать загрязнения пустот в несущем слое из дренажного бетона, смесь нельзя перевозить на внутриплощадочном транспорте. Покрытия, упомянутые выше, следует оставить на несущем слое из дренажного покрытия до укладки бетонного покрытия.
Если в процессе строительства между укладкой несущего слоя из дренажного покрытия и слоя бетонного покрытия проходит длительное время, существует опасность размывания земляного полотна, находящегося под несущим слоем из дренажного покрытия, так как через него просачивается дождевая вода.
При продолжительном перерыве в укладке этих слоев необходимо предпринять соответствующие меры, например, упрочнение основания.

6. Испытания

Испытания разделяются на:
- испытания на пригодность (проводятся подрядчиком, подтверждение пригодности гранулометрического состава смеси)
- собственный проверочный контроль (проводится подрядчиком, подтверждение свойств)
- контрольные испытания
(проводятся заказчиком, проверка свойств несущего слоя из дренажного бетона и выполненных работ в соответствии с договорными требованиями).