«НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (рабочая учебная программа дисциплины) 270800 Строительство Направление подготовки: 270800.68 ...»
После перерыва в работе асфальтоукладчик следует устанавливать так, чтобы выглаживающая плита перекрывала край ранее уложенной полосы на 100мм.
Обнаруженные дефекты на поверхности покрытия после распределения смеси, особенно в местах примыкания к упорным брусьям, обрабатываются с помощью ручных трамбовок.
Уплотнение смесей.
Уплотнение асфальтобетонной смеси следует начинать при максимально высокой температуре смеси, при которой не образуются деформации в процессе укатки.
Для уплотнения асфальтобетонной смеси применяются гладковальцовые самоходные моторные катки легкого типа массой 6-8 т; тяжелого типа массой 10и 11-18 т; самоходные катки на пневматических шинах массой 16 и 30 т;
виброкатки массой 4 и 8 т.
В зависимости от типа и вида катков и степени предварительного уплотнения смеси рабочими органами асфальтоукладчика надлежит производить:
предварительное уплотнение гладковальцовым катком массой 6-8 т (до проходов по одному следу), затем катком на пневматических шинах (8- проходов), окончательная укатка гладковальцовым катком массой 10-18 т (4- проходов).
Уплотнение многощебенистых смесей рекомендуется производить сначала катками на пневматических шинах (10-12 проходов), а затем гладковальцовым катком массой 10-18 т (2-4 прохода).
Рабочая скорость движения катков при уплотнении должна быть в начале уплотнения 1,5-2 км/час, после 5-6 проходов по одному следу - до 3-5 км/ч для гладковальцовых катков, до 2-3 км/ч - для вибрационных катков и до 5-8 км/ч для катков на пневматических шинах.
При двухскатном профиле катки должны двигаться по уплотняемому покрытию от краев полосы к середине, а затем от середины к краям, перекрывая каждый след на 200-300 мм. При устройстве покрытий односкатного профиля уплотнение следует начинать с низовой стороны.
При уплотнении первой полосы необходимо следить, чтобы вальцы катка не приближались менее, чем на 100 мм к кромке обращенной к оси полосы укладки.
Оставшаяся неуплотненная полоса закатывается позже, одновременно с последующей устраиваемой полосой асфальтобетонного покрытия.
Первые проходы при уплотнении следующей полосы необходимо выполнять по продольному сопряжению с ранее уложенной полосой, при этом каток массой т должен двигаться вперед ведущими вальцами.
По окончании укладки, или при вынужденных перерывах в работе, при уплотнении в конце уложенной полосы необходимо следить за тем, чтобы катки заходили на брус, установленный поперек проезжей части.
При ширине полосы укладки более 14 м уплотнение следует производить по взаимно-перпендикулярным направлениям или по диагонали.
В процессе уплотнения после первых 2-3 проходов катка следует проверять поперечный уклон и ровность покрытия шаблоном и трехметровой рейкой.
Места, не поддающиеся поверхностному исправлению, следует вырубать и заменять новым асфальтовым бетоном.
В процессе работ по устройству покрытия запрещается:
- заправлять катки и асфальтоукладчики на свежеуложенном и перекрываемом асфальтобетонном покрытии;
- останавливать катки на свежеуложенном покрытии. В случае аварийной остановки принять срочные меры к выводу катка из зоны работ;
- переключать скорости при резком торможении на уплотненном покрытии;
- производить повороты на неуплотненном покрытии. Для изменения направления движения, катки следует выводить на уплотненную часть покрытия;
- оставлять катки на свежеуложенном покрытии по окончании работ.
Чтобы предотвратить прилипание асфальтобетонной смеси к вальцам катка, их рекомендуется смачивать водой или водным однопроцентным раствором отходов мыловаренной промышленности. Не разрешается применять для этих целей солярное масло и топочный мазут.
Оценка качества и приемка асфальтобетонного покрытия.
Технический контроль устройства асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и городских улиц осуществляется в полном соответствии с требованиями утвержденных проектов и действующих нормативно-технических документов.
Технический контроль включает лабораторные определения показателей свойств и качества, методы проведения которых предусмотрены в государственных стандартах, технических условиях и ведомственных строительных нормах.
Режим приготовления образцов из асфальтобетонных смесей и обработка результатов по видам испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ 9128.
В процессе устройства асфальтобетонного покрытия и в период его формирования контролируют:
а) качество восстановления разрытий;
б) ровность, плотность и состояние (обработка вяжущим) основания, правильность установки отдельных элементов аэродромов, решеток и крышек люков колодцев подземных сетей;
в) температуру смеси на всех стадиях устройства покрытия;
г) ровность и равномерность толщины устраиваемого слоя с учетом коэффициента уплотнения;
д) режим уплотнения;
е) качество сопряжения полос асфальтобетонного покрытия;
ж) соответствие поперечного и продольного уклонов проекту.
При контроле готового покрытия проверяют: толщину слоев и сцепление их с нижележащими; коэффициент уплотнения; показатели свойств асфальтобетона и параметры сцепных свойств.
Ширину и поперечный профиль покрытий проверяют через 100 п.м. Ровность покрытия в продольном и поперечном направлении проверяют через 30- м. Замеры производят параллельно оси устраиваемой полосы на расстоянии 1-1, м от кромки полосы.
Для контроля качества готового асфальтобетонного покрытия пробы (вырубки и керны) берут не ближе 0,5 м от кромки или шва сопряжения. Пробы отбирают не ранее, чем через 1-3 суток после окончания уплотнения и открытия по нему движения автомобильного транспорта из расчета: одна проба с каждых м2 покрытия.
Лекция 5. Устройство полимерасфальтобетонных покрытий Технологические свойства полимерно-битумных вяжущих.
К наиболее эффективным полимерам, используемых для приготовления ПБВ относятся термопластичные резины - термоэластопласты - блоксополимеры бутадиена и стирола типа СБС: отечественного производства марок ДСТ-30-01, ДСТ-30Р-01 ОАО «Воронежсинтезкаучук»; зарубежного производства: Кратон Д 1101, Кратон Д 1184, Кратон Д 1186 фирмы «Шелл»; Финапрен 502 и Финапрен 411 фирмы «Петрофина»; Европрен Сол Т 161 фирмы «Эникем», Калпрен 411 и Калпрен 501 фирмы «Репсол». По своим физико-механическим свойствам отечественные и зарубежные полимеры различных марок практически идентичны (табл. 4).
Термоэластопласты при совмещении с дорожными битумами создают трёхмерную пространственную эластичную структуру. Блоки полистирола трехблочных макромолекул типа СБС расположены по краям и образуют физические связи между макромолекулами, которые обладают одновременно прочностью и эластичностью в диапазоне температур от +80оС до -80оС.
Физико-механические свойства полимеров типа СБС Наименование показателей ДСТ-30- Кратон Д Калпрен Европрен Структура условная линейный линейный линейный линейный Относительное удлинение при разрыве, % Характеристическая вязкость 25%-ного раствора в толуоле при 25оС, Па.С В битумах I и III структурного типа, характеризующихся наличием коагуляционного каркаса из асфальтенов (в слабо структурированной среде смол) пространственная структура полимера развивается в межкаркасном пространстве.
В битумах II типа с сильно структурированной смолами дисперсной среде, разрозненные и не взаимодействующие между собой асфальтены не образуют коагуляционный каркас, поэтому влияние на систему оказывает пространственная сетка полимера при содержании определенного количества ДСТ. ПБВ на основе битума II типа более эластичны, чем на битуме I типа.
Данные, полученные К.И. Давыдовой, на модельных системах позволяют сделать вывод, что концентрация ДСТ в ПБВ, при которой величина высокоэластической деформации не меняется или меняется незначительно, зависит от содержания смол в битуме, а не от соотношения парафино-нафтеновых и ароматических углеводородов. Содержание асфальтенов не оказывает влияние на такую концентрацию, что объясняется отсутствием сопряженной структуры в ПБВ.
Система, образованная из коагуляционного каркаса и сетки ДСТ сдерживает развитие эластических деформаций и обладает устойчивостью при положительных температурах. Дисперсионная среда, в значительной степени структурированная смолами снижает способность сетки ДСТ проявлять эластические деформации при отрицательных температурах.
эксплуатационных температур. ПБВ имеет широкий интервал работоспособности, что подтверждается значениями тангенса механических потерь tg. По сравнению с обычным битумом, при отрицательных температурах значения tg ПБВ больше, при положительных температурах меньше. Значения динамического модуля упругости lg(Gx) показывают, что при отрицательных температурах сетка ДСТ в большей степени оказывает влияние на поведение битума I типа, а при положительных температурах на битум II типа. В битумах III типа сетка ДСТ оказывает большее влияние на его поведение, чем в битуме I типа при положительной температуре, в битуме II типа при отрицательной температуре.
Анализируя проведенные исследования, можно сделать вывод, что наилучшие физико-механические свойства ПБВ достигаются при введении ДСТ в битум со слабо структурированной смолами дисперсной средой и с незначительно развитым коагуляционным каркасом из асфальтенов. Из рассмотренных структурных типов битума наиболее оптимальным для введения полимера является битум III типа дисперсной структуры.
Модификаторы битума – полимеры, являются дорогостоящими компонентами, поэтому их содержание должно быть обоснованным и обеспечивать требуемые характеристики ПБВ.
ПБВ, полученное при модификации битума ДСТ, становится более вязким, что может привести к технологическим сложностям при производстве полимерасфальтобетонных смесей, прежде всего из-за повышения рабочей температуры такого вяжущего. Следует отметить, что Российские НПЗ производят битум путем окисления гудрона. Окисленные битумы характеризуются склонностью к интенсивному старению при температуре выше 160оС, применяемые за рубежом остаточные битумы выдерживают температуру 180оС. Поэтому отечественное производство ПБВ предусматривает введение пластификатора, который позволяет обеспечить требуемый температурный режим (не выше 160оС), сократить процесс приготовления и снизить расход полимера.
На начальных этапах разработки ПБВ в качестве пластификаторов применяли: газовый конденсат, бензин, авиационный керосин, дизельное топливо, сольвент, ксилол. Эти пластификаторы хорошо совмещаются с битумами и обеспечивают быстрое набухание полимера, но являются токсичными, взрыво- и пожароопасными, т.к. имеют низкую температуру кипения и вспышки. Учитывая высокие технологические температуры, процесс приготовления ПБВ с использованием этих нефтепродуктов становится небезопасным.
Более тяжелые нефтяные продукты: гудрон, индустриальные масла не токсичны и имеют высокую температуру вспышки (выше 200оС), что позволяет использовать их в качестве пластификатора.
Физико-механические и реологические свойства ПБВ зависят от соотношения пластификатора и полимера, для определения этого соотношения необходимо учитывать свойства пластификатора и его количество.
Таблица характеристик свойств ПБВ на основе полимеров типа СБС 1.Молекулярная масса полимера 2.Глубина проникания иглы, 0, при 25 оС (П25) 3.Температура кольцу и шару, С 5.Температура хрупкости, оС 6.Эластичность, % 7.Температура вспышки, оС, 8.Сцепление, баллы с мрамором с песком Оптимальное количество полимера ДСТ-30-01 для приготовления ПБВ было определено из экспериментальных данных, проведенных под руководством Л.М. Гохмана. За оптимальное содержание ДСТ в битуме принимается концентрация, выше которой снижается эластичность ПБВ, а нижний предел, когда полимерная сетка еще не образуется.
Организация работ при устройстве полимерасфальтобетонных покрытий. Технологические особенности устройства полимерасфальтобетонных покрытий.
Горячие асфальтобетонные смеси на основе полимерно-битумных вяжущих (полимерасфальтобетон) в мировой практике дорожного строительства наиболее широкое применение нашли при строительстве верхних слоев покрытия в районах с высокими положительными и низкими отрицательными температурами воздуха и районах резко континентального климата.
Для условий Российской Федерации горячие асфальтобетонные смеси с использованием полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) материалов на основе вязких дорожных нефтяных битумов и блоксополимеров типа стирол-бутадиенстирол (СБС) применяются при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог, мостов и аэродромов.
Технические требования к ПБВ регламентируются ГОСТ Р 52056- «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия», а требования к полимерасфальтобетону - ГОСТ 9128.
Полимерно-битумные вяжущие (ПБВ) готовят на основе:
вязких дорожных битумов - БНД 40/60, БНД 60/90 и БНД 90/130 по ГОСТ 22245-90 и по согласованию с заказчиком битумов нефтяных: БН 40/60, БН 60/90 и БН 90/130 также по ГОСТ 22245-90 путем введения полимеров, пластификаторов и ПАВ по технологическому регламенту, утверждённому в установленном порядке;
дивинилстирольного термоэластопласта (ДСТ) марки ДСТ-30Р-01 по ТУ 38.40327-90 и ДСТ-30-01 по ТУ 38.103267-80 и полимерблоксополимеров бутадиена и стирола типа СБС в виде крошки и порошка;
индустриального масла И-40А по ГОСТ 20799-88; допускается использование масла И-20А, И-30А.
Применяют две технологии приготовления ПБВ.
Первая включает приготовление раствора ДСТ в масле с температурой 160С, ввод раствора ДСТ в нагретый до температуры 110-120°С битум и перемешивание до получения однородного ПБВ.
Вторая включает нагрев битума и масла отдельно до температуры 110С, ввод в битум масла и полимера при постоянном перемешивании, нагрев битума с маслом и полимером до 155-160°С и перемешивание до получения однородного ПБВ.
Для сокращения времени растворения ДСТ в масле или в битуме (с маслом) применяют коллоидные мельницы (диспергаторы), производящие дополнительное измельчение ДСТ и ускоряющие растворение ДСТ в масле.
В зависимости от глубины проникания иглы при 25°С ПБВ подразделяют на ПБВ 300, ПБВ 200, ПБВ 130, ПБВ 90, ПБВ 60, и ПБВ 40.
По физико-механическим показателям ПБВ должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл. 1 ГОСТ Р 52065-2003. Перед испытанием ПБВ определяют его однородность. Если ПБВ однородно, проводят его дальнейшие испытания.
Полимерасфальтобетонные смеси приготавливают в асфальтосмесительных установках, как правило, циклического действия. Требования к щебню определяются по ГОСТ 8269, песку - по ГОСТ 8736 и минеральному порошку по ГОСТ Р 52129-2003.
При проектировании состава полимерасфальтобетона принимают:
содержание щебня:
для смеси типа А 59 - 61 % по массе;
для смеси типа Б 48 - 50 % по массе;
содержание дробленых зерен:
для смеси типа А не менее 80 % по массе;
для смеси типа Б не менее 70 % по массе.
Полимерно-битумное вяжущее подается в смеситель с температурой 150С. Общее время перемешивания составляет 30-32 с. Время выдерживания смеси в бункере-накопителе не менее 10-15 мин и не более 1,5 ч. Температура смеси не должна быть более 160°С.
Для контроля качества полимерасфальтобетонной смеси отбирают одну пробу из партии, выпускаемой на одной установке в течение смены, но не более 400 т. В каждую пробу весом 6-7 кг должны входить по 1 порции смеси из 3- автомобилей-самосвалов. При контроле качества смеси определяют:
водонасыщение; набухание; предел прочности при сжатии при 20, 50 и 0°С;
коэффициент водостойкости и состав смеси. Определение показателей осуществляется по ГОСТ 12801-98.
Транспортирование полимерасфальтобетонных смесей осуществляется в автомобилях-самосвалах, оборудованных обогревом кузова и утепленных (укрытых) тентом.
Подготовка к укладке не отличается от технологии обычных смесей.
Укладку полимерасфальтобетонной смеси производят сразу на всю ширину покрытия без образования холодных продольных стыков в сухую погоду при температуре окружающего воздуха не ниже 15°С весной и летом и не ниже 10°С осенью. Технологию укладки полимерасфальтобетонной смеси осуществляют в соответствии с требованиями по температуре полимерасфальтобетонной смеси, доставленной к месту укладки, должна соответствовать требованиям СНиП 3.06.03-85.
Пневмоколесный Вибрационный и комбиниропрохода 5-6 проходов 5-6 проходов Статического действия Рекомендуемые режимы уплотнения: скорость движения катков, число проходов и режимы вибрации приведены в табл. 6. Давление воздуха в шинах пневмоколесного катка должно составлять 0,7-0,8 МПа. Не допускается остывание шин пневмоколесного катка, для чего выезд катка на остывшее покрытие не рекомендуется.
Лекция 6. Строительство защитных слоев и слоев износа Назначение защитных слоев и слоев износа.
При строительстве или реконструкции дорог во многих случаях возникает необходимость строительства слоев износа, защитных и шероховатых слоев, каждый из которых имеет свое основное назначение. Однако во многих случаях их функции совмещаются.
Слои износа строят одновременно с покрытием или укладывают на готовое или заканчивающее срок службы покрытие. После уменьшения толщины покрытия за счет износа на расчетную глубину возобновляют слой износа. Этот слой должен обладать требуемой ровностью и шероховатостью, поэтому его строят из самых прочных, износостойких, слабо шлифующихся, водо- и морозостойких материалов. Толщина слоя износа обычно колеблется от 10 до мм.
Защитные слои толщиной от 0,5-1,0 мм до 10-15 мм устраивают для защиты покрытия от проникания в него поверхностной влаги, то есть для гидроизоляции покрытия. Защитные слои можно рассматривать одновременно и как слои износа и рассчитывать их толщину на срок службы покрытия. Слои, имеющие назначение защитных и слоев износа, устраивают на всех покрытиях облегченного типа, которые строят преимущественно из щебеночных и гравийных материалов, поскольку после укладки и уплотнения они имеют еще остаточную пористость около 20-25 %.
В зимний период замерзание воды в пустотах покрытия и в порах минерального материала вызывает их преждевременное разрушение. Поэтому после окончания работ по строительству покрытия немедленно укладывают защитный слой.
На переходных покрытиях и основаниях типа щебеночных, гравийных и особенно цементогрунтовых, не обладающих износоустойчивостью, укладывают защитные слои и слои износа с применением органических вяжущих. Такие слои можно считать самостоятельными тонкослойными покрытиями, так как они будут обладать повышенными технико-эксплуатационными показателями (ровностью, износоустойчивостью, водонепроницаемостью) по сравнению с тем основанием или покрытием, на которое он уложен.
Шероховатые слои различной толщины устраивают для создания шероховатой поверхности на тех покрытиях, у которых параметры шероховатости не обеспечивают требуемые сцепные качества. Основное назначение шероховатых слоев состоит в повышении сцепных качеств покрытий.
Коэффициент сцепления зависит от степени и вида шероховатости покрытия и скорости движения (рис. 6).
Рис. 6. Различные виды шероховатости слоев и покрытий:
1, 2, 3 — непригодные поверхности, излишне гладкие; 4, 5 — небольшая шероховатость, пригодны в городских условиях, при движении со скоростью до 60-70 км/ч; 6, 7 — с крупной шероховатостью, пригодны для движения со скоростью более 80-100 км/ч Учитывая условия работы перечисленных слоев, каждый из них должен обладать не только свойствами основного назначения, но в той или иной мере свойствами других слоев. Поэтому обычно функции защитных слоев, слоев износа и шероховатых слоев совмещаются путем соответствующего подбора гранулометрического состава, требований к прочности, износостойкости, морозостойкости и другим свойствам каменных материалов, требований к виду вяжущего, его свойствам, нормам расхода, введением различных добавок, а также выбора технологии работ.
Чаще всего устраивают шероховатые коврики износа, которые одновременно выполняют и функции защитных слоев. При этом к толстым относят слои толщиной более 30-35 мм, к тонким — слои толщиной 20-30 мм, очень тонким — слои толщиной 15-20 мм и супертонким — слои толщиной менее 15 мм.
Слои износа, защитные и шероховатые объединяют общие для них способы производства работ: поверхностная обработка, втапливание щебня и укладка слоя смеси, пасты или мастики.
Приведенные на рис. 1 поверхности — гладкая 1, с отдельными углублениями 2 и волнистая 3 — не обеспечивают требуемой шероховатости. Для движения со скоростью до 60-70 км/ч допустимы поверхности с малой шероховатостью 4 и 5 с небольшими выступами шероховатости. Для таких слоев применяют мелкозернистый минеральный материал типа крупного песка или острогранных высевок размером 3-8 и 5-10 мм. Получаемые слои сходны с наждачной бумагой. Поверхности с крупной шероховатостью 6, 7 пригодны для движения со скоростью более 80-100 км/ч.
Однако при большой скорости движения в дождливую погоду на гладких покрытиях наблюдается явление гидропланирования (рис. 7), когда передние колеса теряют соприкосновение с покрытием из-за слоя воды, плохо отжимаемой из пространств между выступами щебня. При гидропланировании, возникающем на скорости автомобиля свыше 70-100 км/ч, передние колеса не имеют сцепления с покрытием, теряется управление и возможен съезд автомобиля с дороги.
При крупной и равномерной шероховатости слоя гидропланирования не происходит, так как колеса выдавливают воду из углублений между выступами щебня.
Рис. 7. Явление гидропланирования на покрытии с мелкой шероховатостью при Обеспечение шероховатости. Шероховатость, соответствующая требованиям безопасности дорожного движения, обеспечивается комплексным подходом к проектированию и строительству дорожного покрытия и слоя износа на его поверхности. Обычно, слой износа устраивается с шероховатой поверхностью. Слой износа может представлять собой часть покрытия, не включаемую в расчет по прочности. Слой износа может устраиваться в виде дополнительного тонкого слоя на поверхности покрытия, как правило, из материала, отличного от материала покрытия. В зависимости от требуемого типа шероховатости дорожного покрытия используют различные методы ее устройства.
«