Конструкции дорожных одежд с цементобетонными покрытиями

За год на Земле происходит примерно:

• 1 землетрясение с магнитудой 8,0 и выше;
• 10 — с магнитудой 7,0—7,9;
• 100 — с магнитудой 6,0—6,9;
• 1000 — с магнитудой 5,0—5,9.

Сильнейшее зарегистрированное землетрясение произошло в Чили в 1960 году — по более поздним оценкам, магнитуда Канамори составляла 9,5.

Конструкции дорожных одежд с цементобетонными покрытиями

Дорожные одежды с конструктивными слоями из цементобетона относят к жесткому типу. Жесткие дорожные одежды являются наиболее капитальными и находят все более широкое применение в строительстве автомобильных дорог, рассчитанных на тяжелое и интенсивное движение автомобилей.

Конструкции жестких дорожных одежд принято классифициро­вать;

по технологии строительства — монолитные, сборные, сборно-монолитные;

по числу слоев — одно- и двухслойные;

по наличию и виду арматуры — неармированные, армирован­ные (армобетонные, железобетонные, непрерывно армированные);

по виду бетона — из тяжелого бетона, из легкого бетона (керамзитобетона, термолитобетона);

по расположению в дорожной одежде —в покрытии, в осно­вании;

по напряженному состоянию — обычные, предварительно на­пряженные (армированные и безарматурно обжатые);

по виду цемента — на обычном портландцементе, на напрягаю­щем цементе;

по способу уплотнения — из вибрированного бетона, из трамбо­ванного бетона, из литого бетона, из укатываемого тощего бетона.

Дорожные одежды с монолитными цементобетонными покры­тиями являются основной разновидностью конструкций жестких одежд. Жесткие дорожные одежды¹ с монолитными цементобетонными покрытиями строят на дорогах I и II категорий, а при соответствующем технико-эко­номическом обосновании и на дорогах III категории.

Выравнивающий слой (рис. 31), как правило, укладывают в случае применения неподвиж­ной опалубки и комплекта ма­шин, передвигающихся по рельс-формам. Выравниваю­щий слой уменьшает силы тре­ния, возникающие при переме­щении плит покрытия по осно­ванию вследствие изменений температуры, выравнивает не­ровности основания и стабили­зирует изменение толщины по­крытия, более равномерно рас­пределяет силовое воздействие колес автомобилей и уменьша­ет напряжения от коробления плит покрытия, а также повы­шает стойкость поверхностного слоя основания. Применяя комп­лект высокопроизводительных машин ДС-100 с автоматической системой обеспечения ровности для устройства основания, осуществляемого машинами комплекта, используют слои из мате­риалов, укрепленных вяжущими, вследствие чего необходимость в устройстве выравнивающего слоя отпадает. Однако если требуемая ровность и прочность поверхностного слоя основания не обеспечены, например при применении цементогрунта II класса прочности, вы­равнивающий слой становится необходимым.

Для выравнивания пригоден песок или мелкий щебень, обрабо­танный битумом (слоем 3 ск) или необработанный песок (слоем 5 см).

Рис, 32. Типовые конструкции поперечных швов расширения

а — на покрытиях; б — перед искусственными сооружениями;

1 — штыри: 2 — каркас-корзинка из арматуры диаметром не менее 4 мм; 3 — упругая про­кладка (сосновая, еловая или из других материалов); 4 — битумная обмазка: 5 — полиэти­леновый колпачок; 6 — мастика; 7 — зазор; 8 — герметизирующий материал или резиновая прокладка; 9 — пористый легкосжимаемый материал (листовой полистирол и др.)

Рис. 31. Поперечные профили дорог с цементобетонными покрытиями при строительстве комплектами машин:

а— со скользящими формами: б — с при­менением рельс-форм;

1— покрытие; 2 — выравнивающий слой; 3 — основание (щебеночное, гравийное или грунт, укрепленный вяжущим); 4 — допол­нительный слой основания (песчаный, гравийный, щебеночный, из ракушечника и др.}; 5 — земляное полотно; 6 — укреп­ленная полоса

Для уменьшения величины напряжений, возникающих при сезонных и суточных изменени­ях температуры воздуха, в цементобетонных покрытиях устраивают температурные швы расширения, сжатия, ко­робления и рабочие.

Швы расширения (рис. 32) обеспечивают возможность тем­пературного удлинения плит цементобетонного покрытия, возникающего при температуре воздуха, превышающей ту, при которой устраивали покрытие. Длина бетонного покрытия уве­личивается пропорционально расстоянию между швами рас­ширения, коэффициенту темпе­ратурного расширения бетона и зависит от разности температур покрытия в данный период вре­мени и в момент укладки, В швах расширения покрытие разрезают по всей ширине и на всю толщину устанавливают прокладки из де­рева, резины и т. п. материалов, верхнюю часть швов расширения заполняют водонепроницаемыми материалами (мастиками, герметиками и т. п.).

Швы сжатия (рис. 33) допускают укорочение плит цементобе­тонного покрытия, которое возникает, когда температура воздуха ниже температуры, при которой производили строительство покры­тия. При сокращении длины плиты силы трения между покрытием и основанием вызывают растягивающие напряжения в цементобе-тонном покрытии. Швы сжатия позволяют уменьшить эти напряже­ния и связанную с этим вероятность появления поперечных трещин между двумя швами сжатия. Поэтому в швах сжатия покрытие

разрезают по всей ширине на 1/3 ил и 1/4 толщины; ниже этой проре­зи в последующем возникает трещина. Верхнюю часть швов сжатия заполняют водонепроницаемым материалом,

Швы в продольном направлении устраивают при покрытии шире _ 4,5 м (рис. 34). Они допускают возможность температурного короб­ления плит и поперечном направлении и снижают вероятность появления продольных трещин.

Рабочие швы устраивают при вынужденных перерывах бетони­рования.

При устройстве покрытия в скользящих формах создать швы расширения затруднительно. Их можно не делать при толщине покрытия 22—24 ем и температуре в период работы от 10 до 25° С и выше. При этом непременными условиями являются: устройство качественного основания из цементогрунта, обочин — из монолит­ных материалов или укрепленных полос из бетона, а в период экс­плуатации дороги — качественное содержание всех поперечных швов. Если швы расширения в покрытиях не устраивают, — перед мостами и путепроводами необходимо через 15—30 м располагать не менее трех швом расширении шириной 6 м, заполненный сильно сжимаемым материалом.

Поперечные и продольные швы армируют для частичной пере­дачи нагрузки с плиты на плиту и исключения образования ступени у шва при проезде автомобилей. При устройстве покрытия толщи­ной 22—24 ем в скользящих формах па основании из цементогрун­та толщиной 16 см и более штыревые соединения в швах сжатия . не делают, за исключением штыревых соединении с контрольных швах, нарезаемых в свежеуложенном бетоне. Такие швы также можно не армировать, если суточный перепад температуры Hit по­верхности покрытия достигает 20° С, так как в этих условиях все поперечные швы и при отсутствии арматуры о контрольных швах раскрываются в течение одного-двух месяцев. При отсутствии шты­рей в швах сжатия в процессе эксплуатации дороги могут возникать уступы. Для полного их исключения следует устанавливать штыри либо толщину покрытия увеличивать на 2 см или применять другие инженерные решения. Размеры штырей из гладкой арматуры на­значают по табл. 19.

Как показано на рис. 34, по всех случаях, когда возможна кор­розия анкеров или необходимо на том или ином участке анкера исключить его сцепление с бетоном покрытия, в этих местах штыри покрывают битумом слоем 0,2—0,3 мм.

Таблица 19

Таблица 20

В швах сжатия глубину заполнения мастикой фиксируют сжи­маемым материалом, таким, например, как хлопчатобумажный шнур.

Когда ожидают неравномерных осадок земляного полотна (на­сыпи выше 5 м, насыпи через болота, у путепроводов и т. д.), кон­струкцию покрытия предусматривают из армированных плит дли­ной от 5 до 7 м, а на подходах к крупным городам и на дорогах I и II категорий при интенсивном и тяжелом движении — из армиро­ванных плит длиной от 10 до 20 м с расходом арматуры п;- условий раскрытия трещин шириной до 0,2 мм. Толщину армированных плит снижают в соответствии с проектом или по расчету.

Когда цементобетонное покрытие устраивают на песчаных или гравийно-песчаных основаниях, края плит, примыкающие к обочи­нам, армируют двумя стержнями периодического профиля диамет­ром 12 мм. Швы расширения и сжатия в укрепительных полосах устраивают без армирования как продолжение швов покрытия. Толщину плит покрытия и толщину всех конструктивных слоев жестких дорожных одежд следует рассчитывать по методу МАДИ (Инструкция ВСН 29-76 Минавтодора РСФСР).

Расчет цементобетонного покрытия ведут, назначив его толщи­ну, на 2—3 см отличающуюся от толщины, приведенной в табл. 20.

Жесткие дорожные одежды состоят из одного или нескольких слоев бетона (железобетона или армированного бетона). Эти слои устойчивы вне зависимости от температуры воздуха и, как правило, обладают достаточно высоким модулем упругости.

Основания цементобетонных покрытий предназначают для ста­бильной работы покрытий после постройки, для пропуска комплекта бетоноукладочных машин и для заезда автомобилей с цементобетонной смесью. Основания уменьшают удельное давление на грунт земляного полотна от подвижной нагрузки и от коробления плит покрытия, обеспечивают ровность и трещи нестойкость покрытия, повышают его вертикальную устойчивость и исключают выплески через швы покрытия.

Основания для цементобетонных покрытий на дорогах I и II ка­тегорий строят из щебеночных, гравийных и гравийно-песчаных материалов, укрепленных цементом или гранулированным домен­ным шлаком с негашеной известью или цементом, молотым шлаком, золой уноса тепловых электростанций и другими вяжущими, а так­же из песка и супесей, укрепленных цементом. На дорогах II и III категорий строят основания из грунта, укрепленного органиче­ским вяжущим, из щебня или шлака. На дорогах III категории основания из грунтов и каменных материалов, укрепленных неор­ганическим вяжущим, применяют при соответствующем технико-экономическом обосновании.

При работе с комплектом машин на рельс-формах на дорогах III категории и при расчетной .интенсивности движения до 4000 авт/сут на дорогах II категории применяют песчаные и песчано-гравийные основания. При использовании комплекта машин со скользящими формами основание устраивают шириной не менее, чем на 2, 1 м больше ширины покрытия и из грунтов или каменных материалов, укрепленных неорганическими вяжущими. Уширение необходимо для прохода комплекта машин по ровному и прочному основанию.

Толщину оснований рассчитывают по методу МАДИ, но она не должна быть меньше: при движении по нему автомобилей-само­свалов грузоподъемностью до 7 т — из укрепленных грунтов из ще­беночного, шлакового, гравийного материалов 15 см; при грузо­подъемности от 7 до 12 т— из грунтов и каменных материалов, укрепленных цементом I класса прочности, не менее 16 см.

При применении мелких песков толщину слоя увеличивают на 20%, а верхний слой основания на 10—12 см укрепляют вяжущи" ми материалами, щебнем, шлаком, гравием. Дополнительный слой основания следует устраивать из морозостойких и дренирующих материалов. Если в основании применен бетон марок 150—200, в них необходимы продольные и поперечные швы со штыревыми соединениями, как в покрытиях. Длину плит назначают 5 м при толщине основания 20 см и более и 4 м при толщине менее 20 см.

Толщину морозостойкого песчаного слоя рассчитывают исходя из условий ограничения неравномерных деформаций морозного пу­чения цементобетонного покрытия.