Укладка дорожных бетонных покрытий

Количество тяжелых пассажирских и грузовых транспортных потоков на наших дорогах продолжает увеличиваться. Высокие осевые нагрузки, высокое давление в шинах и возрастающие динамические нагрузки требуют наличия прочных и устойчивых дорожных покрытий. Бетонные дорожные покрытия в течение длительного времени в значительной мере удовлетворяют этим требования. Поэтому бетонные дорожные покрытия хорошо подходят для строительства новых и восстановления старых автомобильных трасс, дорог федерального значения, сельских и окружных дорог, покрытий для автобусных трасс, перекрестков, кольцевых дорог и велосипедных дорожек.
Бетонные дорожные покрытия даже при высоких нагрузках имеют длительный срок эксплуатации. Кроме того, производственные издержки конкурентоспособны, а расходы на текущий ремонт не значительны. Таким образом, бетонные дорожные покрытия весьма экономичны.

В пользу внедрения бетонных покрытий в дорожном строительстве свидетельствуют многие преимущества:

- эффективное распределение нагрузки;
- устойчивость к деформации, даже на колейных дорогах;
- невосприимчивость к высоким и низким температурам;
- шероховатость, как сразу после изготовления, так и после длительной эксплуатации;
- безопасность для движения, особенно в темное время суток и при влажности;
- прочность даже при высоких осевых нагрузках;
- шумопоглощение при соответствующем исполнении;
- пригодность для повторного использования.

1. Термины и понятия

Конструкция дороги подразделяется на наземную часть, нижнюю часть и основание. Расположение, ограничение и обозначение отдельных слоев представлено на рис. 2.
Наземная часть может состоять из:

- бетонного покрытия;
- несущих слоев с гидравлическими связывающими (упрочнение, гидравлически связанный несущий слой, бетонный несущий слой);
- слоев без связывающего вещества.

Бетонные покрытия - дорожные покрытия из бетона. Они образуют поверхность наземной части и располагаются на несущем слое или на других пригодных основаниях. Покрытие может изготавливаться из одного или двух слоев. Верхний слой называется верхним бетоном, а нижний слой - нижним бетоном. Каждый слой может включать в себя один или несколько пластов.

Упрочнения изготавливаются путем добавления гидравлических связывающих веществ и воды к грунту и/или смесям зернистых заполнителей в процессе смешивания на месте или в смесительной установке с последующей укладкой и уплотнением.

Гидравлически связанные несущие слои
состоят из недробленых и/или дробленых смесей зернистых заполнителей и гидравлических связывающих веществ.

Рис. 1. Бетонные дорожные покрытия даже при высоких нагрузках имеют длительный срок службы
	Рис. 2: Примерная конструкция укрепления с бетонным покрытием вне застроенной местности в классифицированном дорожном строительстве. Земляная плотина / в разрезе

Бетонные несущие слои - несущие слои из бетона.
Бетон с обнаженным заполнителем - верхний бетон, при производстве которого раствор верхней поверхности целенаправленно удаляется влажным или сухим способом.
Бетонные покрытия из бетона с разжижителем могут изготавливаться из быстротвердеющего или мягкого дорожного бетона. Разжижитель добавляется в исходный бетон на стройплощадке.

2. Определение параметров

Строительство дорожных покрытий из бетона осуществляется в соответствии с нормами ZTV Beton-StB. Дозировка в целом производится способом, основанным на директивах RStO 01 по стандартизации наземной части дорог общего пользования. По нормативам дорожные покрытия подразделяются на строительные классы SV от I до VI. Если основание / нижняя конструкция, расположенная непосредственно под наземной частью, состоит из нечувствительного к морозу грунта (класс морозостойкости F1), при определенных предельных условиях морозозащитный слой может отсутствовать.

Стандартным методом строительства является укладка бетонного покрытия на нетканый материал и несущий слой с гидравлическими связывающими. Водопроницаемые несущие слои выполняются в виде оснований из щебня, к которым предъявляются особые требования (см. также «Дорожное строительство сегодня. Несущие слои»). На автомагистралях, особенно на трассах с большими нагрузками, как правило, используется строительный класс SV. При этом в зависимости от несущего слоя определяется толщина бетонного покрытия от 26 до 30 см. Ширина дорожного полотна рассчитывается в соответствии с нормами по устройству дорог, часть: Поперечные сечения (RAS-Q).
Для дорожных покрытий автобусных трасс, перекрестков и кольцевых развязок широко применяют строительный класс II или III. При этом толщина бетонного покрытия устанавливается от 22 до 24 см. Если колея располагается близко к открытому краю проезжей части, целесообразно увеличить толщину поверхности на 1-2 см. Ширина ряда дорожного покрытия автобусных трасс варьируется между 3,00 и 3,50 м.
В ходе проектирования покрытий для автобусных трасс, перекрестков и кольцевых развязок следует избегать заостренных плит. При невыгодной форме плит рационально прибегнуть к армированию сталью.

3. Изготовление бетонных покрытий. Промежуточный слой из нетканого материала

Нетканые материалы прокладывают непосредственно перед укладкой бетона по оси дорожного полотна с натяжением, без складок и с фиксацией к несущему слою. По ним следует как можно меньше ездить. Езда по малому радиусу, повороты, а также резкое торможение и разгон на нетканых материалах не допустимы. Перед укладкой бетона нетканые материалы необходимо увлажнить.

Укладка бетонного покрытия

Оборудование и приемы по изготовлению, транспортировке и укладке бетона необходимо выбирать и согласовывать между собой таким образом, чтобы бетон можно было уложить в пределах определенного времени. При транспортировке свежеизготовленную бетонную смесь следует беречь от высыхания, сильного нагрева и конденсата. Бетон перевозят транспортом со стальным ковшом. Алюминиевый ковш не допускается. При транспортировке дорожного бетона с разжижителем в автобетоносмесителе перевозка осуществляется с медленно вращающимся барабаном.

Для покрытий строительного класса SV от I до III всегда используют дюбели и анкеры. Дюбели устанавливаются в поперечные швы для передачи нагрузки и сохранения уровня плит. Анкеры располагаются в продольных швах для соединения плит. Если боковое смещение плит невозможно (напр., на автобусных остановках), анкеры можно не применять. Расстояния между отдельными дюбелями и количество необходимых анкеров рассчитываются по нормам ZTV Beton-StB. На автобусных трассах и перекрестках расстояние между дюбелями, как правило, составляет 25 см. Дюбели и анкеры можно прокладывать на клетях или вибрационным способом. Если они прокладываются вибрационным способом, покрытие, как правило, должно быть двухслойным или двухпластовым (во избежание нарушений структуры бетона). Дюбели устанавливают в середину покрытия под наклоном и в продольном направлении к дорожному полотну. Анкеры устанавливают в нижнюю точку на расстоянии трети пролета толщины плиты.

Дюбели изготавливаются из круглой стали St 37-2 длиной 50 см и толщиной 25 мм с нанесением полимерного покрытия по всей длине, которое обеспечивает движение плит без внутренних напряжений. Анкеры имеют полимерное покрытие только в средней зоне и изготавливаются из ребристой арматурной прутковой стали B 500 B (номер материала 1.0439) длиной 80 см и толщиной 20 мм. Бетон распределяют по плоскости фиксированной или перемещаемой опалубки слоями или пластами равной высоты по всей поверхности кладки без предварительного уплотнения. При этом бетон не должен расслаиваться. Для двухслойного метода кладки необходимо соблюдать высоту уровня нижнего слоя бетона. Кроме того, до укладки верхнего слоя нижний бетон не должен высыхать или твердеть. Перерывы в работе устраивают на поперечном шве, который образует прессовое соединение покрытия.

Сегодня в большинстве случаев укладка бетонных покрытий производится бетоноукладчиком со скользящими формами (см. рис. 4).
Небольшие поверхности покрываются по фиксированной опалубке с помощью ручных и приводных вибрационных и разравнивающих брусьев. Для отдельных участков могут также применяться переносные вибрационные брусья. Бетон с разжижителем укладывают не позднее чем через 30 минут после его добавления. По всему поперечному профилю бетон равномерно и тщательно уплотняют. При этом он не должен расслаиваться. При уплотнении бетона с разжижителем количество проходов вибрационного бруса сводят к минимуму, а именно до 2-3 проходов.

Окончательная обработка поверхности. Поверхность бетонного покрытия выравнивают и текстурируют. В качестве выравнивающего устройства используется поперечный выравниватель. На поверхностях строительных классов SV от I до III дополнительно выполняют продольное выравнивание. Для бетона с разжижителем и на небольших участках поверхность доводится разравнивающим брусом.

Рис. 4. Выравнивание готового бетонного покрытия

Перед выдерживанием покрытие должно подвергаться еще одной заключительной обработке с целью придания поверхности соответствующей назначению текстуры. Благодаря этому увеличивается шероховатость покрытия и комфортабельность движения, а также сокращается шум, возникающий в результате трения шин и дорожного полотна.

В настоящее время верхний раствор, как правило, удаляется с поверхности (бетон с обнаженным заполнителем). Поэтому для замедления схватывания и начального затвердевания цементного теста на выровненную бетонную поверхность равномерно наносят тонкий слой замедлителя схватывания и накрывают ее пленкой. Того же эффекта можно достичь распылением комбинированного средства, состоящего из замедлителя и средства по уходу за бетоном.
Как только бетон достаточно затвердел и стал пригодным для движения транспорта, крупнозернистый заполнитель обнажают сырыми или сухими щетками таким образом, чтобы поверхность обнаруживала видимую крупную зернистость камня на равноудаленных расстояниях («Покрытия из бетона с обнаженным заполнителем», см. также рис. 5). Глубина текстуры должна составлять от 0,6 до 1,1 мм. Такому бетону с обнаженным заполнителем для расчета оценочного уровня транспортного шума присваивается коэффициент D_STRO -2дБ (А). Сразу после очищения щетками бетон дорожного покрытия выдерживается.

Рис. 5. Удаление мокрым способом поверхностного раствора

После выравнивания поверхность дорожного покрытия из-за стальных щеток может текстурироваться в поперечном направлении. Поэтому при обработке свежего бетонного покрытия стальные щетки выставляют под углом 30°. Определение шума поверхности соизмеряется коэффициентом D_STRO +1дБ (А).
Текстурирование поверхности джутовой тканью - это строительный метод, который в настоящее время не привязан к коэффициенту D_STRO.
Кроме того, выровненное бетонное покрытие может текстурироваться по длине с помощью резинового ковра. При этом необходимо соблюдать требования, предъявляемые к резиновому ковру нормами ZTV Beton-StB.

Выдерживание. Сразу после изготовления бетонному покрытию необходимо обеспечить защиту от высыхания. Распространенным способом является опрыскивание жидким средством по уходу за бетоном в соответствии с TL-NBM- StB. Количество необходимо рассчитывать и определять так, чтобы получилась равномерная и сплошная пленка. При неблагоприятных погодных условиях покрытие всегда дополнительно увлажняют. Риск дополнительного нагрева бетона при высоких температурах воздуха и от интенсивного солнечного излучения можно сократить применением средства по уходу с повышенным коэффициентом яркости (уровень белого) или любого другого подходящего защитного средства.

Сохранение бетонного покрытия во влажном состоянии может также достигаться постоянным опрыскиванием водой или при покрытии геотекстилем, джутовым ковром или пленкой. Продолжительность выдерживания зависит от погодных условий и нарастания прочности бетона.

Швы. С целью предотвращения образования опасных трещин и выравнивания продольных изменений каждое бетонное дорожное полотно разделяется швами. Выделяют компенсационные швы, ложные швы и прессовые соединения, которые образуются в виде поперечных или продольных швов. Подробная информация содержится в нормах ZTV Fug-StB; методы проведения испытаний по размещению и выполнению швов представлены в нормах TP Fug-StB.

Компенсационные швы образуются путем расширения стыковых зазоров, которые разделяют дорожное покрытие по всей толщине и обеспечивают свободное расширение.
Ложные швы - это места запрограммированного разрушения, которые выполняются путем надреза верхней стороны бетонного покрытия для поперечного ослабления.
Прессовые соединения разделяют дорожное покрытие по всей толщине, но не имеют пространства для расширения бетона (напр., монтажные швы).
Поперечные швы (поперечные направлению движения) выполняются в виде компенсационных швов, ложных швов или поперечных соединений. Бетонные покрытия, как правило, изготавливаются без компенсационных швов.
Продольные швы (по направлению движения) выполняются в виде ложных швов или прессовых соединений.

Расстояние между швами определяет размер плиты. Обычно длина плиты не превышает 25-кратной толщины плиты. На покрытиях дорожного полотна свыше 6 м в ширину делают продольный шов, а при ширине более 10 м минимум два продольных шва. Независимо от толщины покрытия для строительных классов SV от I до III расстояние между поперечными швами задают 5 м, а для строительных классов от IV до VI - 4 м. Компенсационные швы выполняются почти до достигающего поверхности слоя, который аккуратно прокладывается перед укладкой бетона. После затвердевания бетона верхнее покрытие разрезается. У покрытий строительных классов от IV до VI высота прокладки шва также может быть равной толщине покрытия; тогда разрез шва может не производиться. Неподвижные подземные сооружения (напр., ливнеспуски, смотровые колодцы) и бордюрные камни всегда отделяются от покрытия компенсационными швами.
Разрезы ложных швов выполняются шириной ок. 3 мм и только в случае отсутствия выброса зернистых заполнителей в процессе разрезания и разрыва плиты в начале резания. На быстротвердеющем бетоне швы разрезаются раньше, чем на стандартном дорожном бетоне. Глубина насечки составляет на поперечных швах 25-30 %, на продольных швах 40-45 % от толщины плиты.

На автобусных трассах для выполнения ложных швов также уплотняют полосы специальной профильной жесткой пленки путем вибрации. Боковая поверхность шва обеспечивает консольное зубчатое зацепление. При этом соединение дюбелями, разрез и заполнение швов не выполняют.
Швы выполняются максимально плотно. Для этого насечки каждого второго разреза расширяют к зазору шва. Ширина и глубина разреза зависит от ширины трещины, изменения ширины зазора и заполнителя шва. Как правило, ширина зазора составляет на поперечных швах 8 мм и на продольных швах 6 мм, а глубина зазора соответственно 25 мм и 15 мм. В качестве заполнителя используется масса для заделки швов горячей или холодной обработки или поддающийся сжатию эластичный профильный герметик. Для автобусных трасс применяются материалы для заполнения швов, устойчивые к маслу и топливу. Заполнители швов должны соответствовать нормам TL Fug-StB.

Бетонирование при низких и высоких температурах. Если укладка бетона должна производиться при температуре воздуха ниже +5 °С, необходимо предпринять специальные меры. Целью этих мер является поддержание температуры бетона в течение первых 3 -х дней затвердевания бетонной смеси на уровне +5 °С.

Таблица 1. Предельные диапазоны температур для укладки бетона

С другой стороны, точно также необходимо предпринимать соответствующие меры, когда температура свежеприготовленной бетонной смеси превышает +30 °С. Соотношение температуры воздуха (T_в и температуры бетона (T_Б, которое необходимо соблюдать при укладке бетона, представлено в таблице 1.

Запуск транспортного движения. Запуск транспортного движения может производиться тогда, когда предел прочности дорожного бетона при сжатии составляет 26 Н/мм². В зависимости от условий окружающей среды быстротвердеющий бетон достигает такого предела прочности через 8-10 часов

Таблица 2. Требования, предъявляемые к б StB

4. Требования, предъявляемые к бетонным покрытиям

Дорожные покрытия из бетона изготавливаются таким образом, чтобы они обнаруживали максимально равномерную структуру и отвечали установленным требованиям. Главные требования предъявляются к сопротивлению бетона при сжатии, содержанию воздуха, т.е. воздушных микропор, толщине и прямолинейности профильного размещения покрытия, положению дюбелей, а также к ровности и шероховатости верхней поверхности.
Приведенные в таблице 2 допуски разрешаются только при равнозначных отклонениях или с постепенным переходом. Для определения шероховатости дорог общего пользования с интенсивным движением транспорта необходимо гарантированно поддерживать предельные показатели в процессе приемки и вплоть до истечения срока эксплуатации покрытия (см. таблицу 2).

5. Испытания

Доказательством того, что бетонное покрытие обладает необходимыми свойствами, служит контрольное испытание. Это испытание проводится заказчиком. Во время изготовления поверхности подрядчик контролирует параметры бетонного покрытия с помощью собственных проверочных испытаний. Свойства, проверяемые при испытаниях, представлены таблице 3.

Таблица 3. Объем испытаний по нормам ZTV Beton-StB

1) Только для строительных классов SV от I до III,

2) Для строительных классов от SV от I до III, для строительных классов от IV до VI, как минимум, один раз в день

3) Для быстротвердеющего дорожного бетона с разжижителем данные таблицы по объему собственных проверочных испытаний, относящиеся к затвердевшему бетону, а также к ранней прочности на момент запуска движения транспорта, действуют через 2 дня.

4) Для строительных классов от IV до VI с расстоянием 50 м