Строительство покрытий из щебня по способу пропитки

Способ пропитки, применяемый при устройстве покрытий и ос­нований, состоит в том, что органическое вяжущее распределяют по поверхности щебеночного слоя. Вяжущее обволакивает щебень, создавая повышенное сцепление внутри слоя. В результате модуль упругости щебеночного слоя возрастает на 20—30%.

Данный способ является одним из простейших, так как позво­ляет сравнительно быстро, без применения сложного оборудования (смесительных агрегатов) построить устойчивый слой дорожной одежды. Однако обволакивание щебня вяжущим происходит нерав­номерно. Часть вяжущего собирается в крупных порах в виде сгу­стков, что обусловливает недостаточно рациональный расход его.

Повышенная влажность и низкая температура каменного мате­риала снижают сцепление с вяжущим и ухудшают степень обвола­кивания отдельных зерен. Способ пропитки нецелесообразен в районах с повышенными осадками и низкой положительной темпера­турой.

Покрытия рассматриваемого типа строят на дорогах III—IV ка­тегорий. При этом различают пропитку (толщина обрабатываемого слоя 8—10 см) и полупропитку (толщина слоя 5—7 см).

В качестве вяжущего применяют битумы БНД 130/200, БН 130/200, БНД 90/130 и БН 90/130, БНД 60/90 и БН 60/90, дегти Д-6, ДС-7, эмульсии, составленные дегтебитумные смеси.

Менее вязкие материалы лучше проникают в толщу обраба­тываемого слоя и полнее обволакивают щебень, но в меньшей сте­пени, чем вязкие вяжущие, создают прочное сцепление между зер­нами щебня. В связи с этим менее вязкие материалы, включая пря­мые и обратные эмульсии, целесообразно использовать в районах с прохладным и влажным климатом (II и III дорожно-климатических зонах), а также при применении щебеночных материалов, со­держащих много мелких зерен. В IV и V дорожно-климатических зонах и при крупном щебне рекомендуют вязкие вяжущие.

При повышенной влажности щебня можно также применять дег­тебитумные смеси, которые обладают лучшей способностью, чем би­тум, прилипать к поверхности минерального материала. Из дегте-битумной смеси не должен выпадать осадок после прогрева ее в термостате в течение 10 ч при температуре, соответствующей нагреву смеси при ее применении. Использование дегтя в верхнем слое на дорогах населенных пунктов запрещено.

Органические вяжущие должны соответствовать требованиям ГОСТ 22245—76, ГОСТ 11955—74, ГОСТ 4641—74, РСТ ЭССР 82— 72, а также Инструкции ВСН 123-77.

Для уменьшения вязкости органические вяжущие, кроме эмуль­сий, перед распределением нагревают: БНД 60/90 и БН 60/90 — до 130—150° С; БНД 90/130 и БН 90/130, БНД 130/200 и БН 130/200 — до 140—160°С; Д-6 —до 90—120°С; ДС-7 —до90—120°С. Поверх­ностно-активные вещества, улучшающие сцепление битума с минеральными материалами, добавляют в вяжущее на базе.

Минеральные материалы, применяемые при строительстве слоев минеральных материалов, обработанных органическими вяжущими, в частности по способу пропитки, должны обладать физико-меха­ническими свойствами, указанными в табл. 41.

Щебеночные материалы, указанные в табл. 41, при испытаниях на морозостойкость должны выдерживать: для суровых и умерен­ных климатических условий (средняя температура наиболее холод­ного месяца ниже —5° С) —25 циклов, для легких условий (сред­немесячная температура наиболее холодного месяца до —5° С) — 15 циклов. При испытаниях гравия на морозостойкость во всех слу­чаях достаточно 15 циклов.

Для покрытий применяют щебень следующих размеров: круп­ный 40—70 мм, средний 20(25)—40 мм, мелкий 10(15) — 20(25) мм, каменную мелочь 5(3) —10(15) мм. При полупропитке можно применять смеси размером 5(3)—40 мм или 5(3) — 20(25) мм. Коэффициент сбега этих смесей должен быть 0,65—0,75.

Наибольший размер щебня не должен превышать 0,85—0,95 тол­щины устраиваемого слоя. Минеральные материалы должны соот­ветствовать требованиям ГОСТ 8267—75, ГОСТ 10260—74, ГОСТ 3344—73, ГОСТ 8268—74 и Инструкции ВСН 123-77.

Технология строительства слоев по способу пропитки включает следующие процессы: создание основного каркаса из крупного щебня, обработка каркасного слоя вяжущим с немедленной рас­клинкой.

Для создания основного каркаса из крупного щебня расход щеб­ня может быть определен по формуле (в м3):

где — коэффициент уплотнения щебня ( =1,25); h — тол­щина слоя в плотном теле (при пропитке h = 0,065÷0,080 м, при по­лупропитке h = 0,04÷0,06 м); F — площадь, на которой производят пропитку, ; В —ширина дорожной одежды, м; L — длина участ­ка,- м; — масса щебня, кг; — плотность обработанного щебня в неуплотненном состоянии ( = 1400ч÷2000 кг/м3).

Обработку каркасного слоя вяжущим с немедленной расклин­кой более мелким щебнем для повышения устойчивости каркаса при толщине слоя 8—10 см осуществляют в два приема, при полу­пропитке (толщина слоя 5—7 см) — в один.

Общий расход вяжущего по объему:

Таблица 41

Удельный расход битума (в ):

где =hbL геометрический объем покрытия, ; — объемная доля вяжущего, % (при пропитке — 11÷12%, при полупро­питке — 10÷12%).

В случае применения эмульсии ее расход в пересчете на битум

меньше на 10—20%.

Общий расход щебня для расклинки (в ):

где — количество щебня для расклинки, % от щебня, идуще­го на создание каркаса (при пропитке —22÷24%, при полупро­питке =15÷18%).

Общее число проходов катков по одному следу для уплотнения слоя h (в см), сооружаемого по способу пропитки, составляет:

,

где — осредненное число проходов на каждый сантиметр толщины слоя ( = 2,44÷2,6 проход/см).

Число проходов, полученное по формуле (136), нужно округ­лять до целых величин. Примерно проходов выполняют легким катком (6—8 т) и проходов тяжелым катком (12—15 т).

Пропитку производят с использованием всех четырех указанных выше размеров щебня (крупного, среднего, мелкого, каменной ме­лочи) или только трех. Основные операции при устройстве покры­тия и расход материалов приведены в табл. 42.

При полупропитке используют щебень трех или двух размеров. Для лучшего сцепления более тонкого слоя щебня с основанием по последнему вначале разливают (подгрунтовка) вяжущее (обыч­но разжиженный битум или битумную эмульсию). Перечень ос­новных операций и расход материалов дан в табл. 43.

В табл. 42 и 43 все обозначения взяты из формул (132—136). При пользовании таблицами число проходов катков на-разных эта­пах уплотнения нужно округлять до целых, а общая сумма прохо­дов должна быть равна по формуле (136).

При строительстве оснований применяют пропитку, но послед­ний розлив вяжущего и россыпь щебня можно не делать.

До начала постройки покрытия или основания по способу про­питки проверяют нижележащий слой: геометрические размеры, ровность, качество уплотнения, отсутствие загрязнения и влаж­ности.

Ровность кромок покрытия создают установкой упоров в виде временных или постоянных бордюров, брусьев и т. п. Эти упоры обеспечивают заданную ширину покрытия. Высота упоров соответ­ствует толщине слоя, на упорах делают пометки.

Щебень подвозят автомобилями-самосвалами. Для укладки щебня крупнее 20 мм применяют самоходные распределители, более мелкий щебень рассыпают навесными распределителями. Воз­можно применение автогрейдеров. Лучший эффект достигается автогрейдерами с автоматизированной установкой отвала.

Вяжущее разливают с помощью автогудронаторов. Для уплот­нения применяют самоходные катки обычно с гладкими вальцами. После каждого распределения и уплотнения щебня поперечный профиль проверяют шаблоном. Ровность в продольном направле­нии контролируют трехметровой или многоопорной рейкой (гото­вого покрытия).

При уплотнении щебень увлажнять не следует, чтобы не сни­зить качество сцепления с вяжущим. Исключение может состав­лять случай обработки эмульсией. В процессе уплотнения необхо­димо перекрытие проходов катка на 0,25—0,3 ширины укатки. Число проходов катков на каждом этапе уплотнения следует на­значать в соответствии с табл. 42 и 43. При уплотнении нельзя допускать излишнего дробления щебня и образования мест с за­полненными мелочью порами. Если появились такие места, щебень нужно немедленно разрыхлить, заменить новым и тщательно уплотнить сначала механическими трамбовками, а затем катками.

Таблица 42
Перечень операций	Расход материалов и число проходов катков при использовании щебня
четырех размеров	трех размеров
Россыпь щебня размером 40—70 мм,   Уплотнение легким катком, проходов Уплотнение тяжелым катком, проходов Розлив вяжущего, Распределение щебня размером 20 — 40(25—40) мм, То же размером 10—20 (15—25) мм, Уплотнение легким катком, проходов То же тяжелым катком, проходов Розлив вяжущего, Россыпь щебня размером 10 — 20 (15—25) мм, То же размером 5(3) — 10 или 5(3)—15 мм, Уплотнение легким катком, проходов То же тяжелым катком, проходов Розлив вяжущего, . Россыпь щебня размером 5(3) — 10 или 5(3)-15 мм, Уплотнение тяжелым катком, проходов	0,6   0,12   0,15   0,4   0,4   -   0,1   0,15   0,33 0,53   0,1   0,2 0,27   0,47   0,18	0,15   0,15   0,7   -   0,53   0,15   0,25   0,3 -   0,47   -   0,3 -   -     -

Распределение вяжущего в зависимости от нормы розлива, ши­рины покрытия и необходимости открытия движения производят по всей ширине или по одной половине покрытия. Необходимо сле­дить за равномерностью распределения, пропущенные места нуж­но залить вручную из шланга, который имеется на автогудронато­ре, или из леек.

В поперечных стыках смежных участков при распределении вяжущего не должно быть перекрытия, так как оно может приве­сти к образованию местного избытка битума и появлению неровно­стей на покрытии вследствие сдвигов и других пластических дефор­маций. Место поперечного стыка нужно закрывать примерно на 2 м бумагой, толем, рубероидом или песком слоем в 1 см.

Таблица 43

Перечень операций	Расход материалов и число проходов катков при использовании щебня
трех размеров	двух размеров
Предварительный розлив вяжущего, Россыпь щебня размером 20 — 40(25 — 40) мм, Уплотнение легким катком, проходов То же тяжелым катком, проходов Розлив вяжущего,	0,8—1     0,6   0,15   0,25   0,6	0,8—1     0,25   0,25

№ захватки
Длина захватки	100-300	100-300	100-300	100-300
Технологиче­ские процессы	1.Транспортировка щебня размером 40— 70 мм   2.Распределение щебня   3.Уплотнение легким катком     4.Уплотнение тяже­лым катком	5.Розлив вяжущего   6.Транспортировка щеб­ня размером 20—40мм     7.Распределение щебня   8.Уплотнение легкими катками   9.Уплотнение тяжелыми катками	10.Розлив вяжущего   11.Транспортировкащеб­ня размером 10—20 мм   12.Распределение щебня   13.Уплотнение легкими катками     14.Уплотнение тяжелыми катками	15.Розлив вяжущего   16.Транспортировка щеб­ня размером 5—10 мм   17.Распределение щебня   18.Употнение тяжелыми катками
Ресурсы	Маши­ны	1Автомобили-само­свалы   2.Самоходные распределители щебня   3.Легкие катки   4.Тяжелые катки	5.Автогудронаторы М; №; №; ( )   6.Автомобили-самосвалы М; №; №;[ ]   7.Самоходные распреде­лители щебня М; №• №;( )   8.Легкие катки М; №; №;( )   9.Тяжелые катки М;№; №; ( )	10.Автогудронаторы М; №; №; ( )   11.Автомобили-самосва­лы с навесными распредели­телями М; №; №; [ ]   12. Легкие катки М; №; №; [ ]   13. Тяжелые катки М; №;№; [ ]	14.Автогудронаторы М; №; №; ( )   15.Автомобили-самосва­лы с навесными распредели­телями М; №; №; [ ]   16. Тяжелые катки М; №;[ ]
	Материалы	1.Щебень размером 40-70 мм, 0,6	2. Вяжущие ,0,4   3.Щебень размером 20-40 мм, 0,4	4. Вяжущие ,0,33   5.Щебень размером 10-20 мм, 0,53	6. Вяжущие ,0,27   7.Щебень размером 5-10 мм, 0,47
Рабочие	1.Водители 2.Машинисты 3.Дорожные рабочие

Для розлива вяжущего по новому участку нужно предварительно набрать заданную скорость автогудронатора, заранее отрегулировав пода­чу вяжущего. Сопла распределительной трубки открывают при про­хождении закрытого места, чтобы избежать случайного пропуска. При применении каменноугольного дегтя или эмульсии, обла­дающих меньшей вязкостью, для предотвращения их стекания в нижнюю часть обрабатываемого слоя целесообразно после уплот­нения первой россыпи из крупного щебня распределить часть щеб­ня размером 10—20 мм из расчета 0,4—0,5 м3 на 100 м2 покрытия. Более мелкий щебень нужно распределять немедленно после роз­лива вяжущего. В случае применения эмульсии россыпь осуществ­ляют после распада эмульсии и образования черной пленки вяжу­щего на поверхности щебня предыдущей россыпи.

Лучшее заполнение мелким щебнем и каменной мелочью про­межутков между крупным щебнем обеспечивают разметанием же­сткими метлами. Мелкий щебень и каменная мелочь, не образуя самостоятельного слоя, должны заполнить пустоты.

Технологическая схема постройки покрытия по способу пропит­ки при использовании щебня четырех размеров состоит из ряда по­следовательно выполняемых операций (рис. 80). Работы должны быть организованы таким образом, чтобы не происходило загрязнение щебня первой россыпи, так как оно может существенно ухудшить сцепление щебня с вяжущим. Чтобы соблюсти указанное требование, в течение одних суток (не более, чем в течение двух смен) должен быть выполнен цикл, включающий первое распреде­ление щебня, его уплотнение, розлив вяжущего, следующую рос­сыпь щебня меньшего размера и его уплотнение. Последователь­ность укладки материалов приведена на рис. 81.

Для обеспечения большей во­донепроницаемости, морозо- и из­носостойкости по готовому покры­тию укладывают слой износа, ти­па поверхностной обработки. Осенью поверхностную обработку назначают с учетом состояния покрытия и погодных условий. Летом для лучшего фор­мирования покрытия до устрой­ства поверхностной обработки можно открыть движение в тече­ние 10—15 дней. При способе пропитки с применением щебня четырех размеров слой износа может быть сделан на следую­щий год. Объясняется это боль­шей плотностью и водонепро­ницаемостью такого покрытия.

Рис. 81. Схема расположения слоев .в дорожной одежде, построенной по способу пропитки:

1 — песчаный дополнительный слой осно­вания; г — щебеночное основание; 3 — подгрунтовка; 4 — основной слой для пропитки (6—8 см) щебня размером 40—70 мм; 5 — первый розлив вяжущего; 6 — россыпь мел­кого щебня размером 20—40 мм; 7 — вто­рой розлив вяжущего; 8 — россыпь камен­ной мелочи размером 10—20 мм; 9 — третий розлив вяжущего; 10 — россыпь каменной мелочи размером 5—10 мм

По окончании работ в течение 20—25 дней нужно вести наблю­дение за формированием покрытия, осуществляя: регулирование движения для равномерного дополнительного уплотнения и форми­рования слоя; дополнительную подкатку покрытия в течение пер­вых 10 дней, что способствует более равномерному распределению материала в слое износа и созданию ровной поверхности; система­тическое наметание мелочи, разбрасываемой колесами автомоби­лей, для ее втапливания в поверхность покрытия колесами транс­портных средств; досыпку мелочи на участках, где выступает из­лишний вяжущий материал.

Отслаивающийся материал на поверхности покрытия (если распределено вяжущее по загрязненному или влажному слою) не­обходимо вырубить и удалить, освободившуюся поверхность очи­стить, просушить и восстановить удаленный слой.

Образование на покрытии после выпадения дождя темных пя­тен или полос обычно вызвано недостатком вяжущего. В таких ме­стах после просыхания удаляют щебень, не связанный с покрыти­ем, разливают вяжущее в количестве 0,8—1 л/м2, рассыпают щебень 5—10 мм и уплотняют трамбовками или катками.

Замедленное формирование покрытия может происходить во влажную прохладную погоду. При этом после наметания и разравнивания материала последней россыпи и ее дополнительного уплот­нения катками следует разлить жидкий битум или деготь марок СГ 130/200, МГ 130/200, С-6 или Д-4 в количестве 0,6—1 л/м2 с до­полнительным распределением высевок (размер менее 5 мм) в количестве 0,5—0,8 м3 на 100 м2. Можно применять быстрораспадающуюся эмульсию с содержанием 55—65% битума в количестве 0,5—0,7 л/м2 из расчета на битум.

Эмульсию распределяют в два приема равными частями, после этого рассыпают высевки.

Контроль качества включает испытание материалов: битумов по ГОСТ 11501—78, ГОСТ 11512—65, ГОСТ 11505—75; каменно­угольных дегтей — по ГОСТ 4641—74; щебня ГОСТ 8268—74. Оценку ровности покрытия или основания следует производить многоопорной рейкой, но можно применить и трехметровую рейку, располагая ее параллельно оси покрытия.

По существующим требованиям просвет под трехметровой рей­кой не должен быть более 7 мм для покрытия и не более 10 мм

для основания.

Учитывая большое значение ровности для автомобилей, в це­лях лучшего управления качеством работ целесообразно ввести дифференцированные требования к ровности покрытий и основа­ний, принимаемых с оценками «отлично», «хорошо» и «удовлетво­рительно». Поскольку показатели ровности являются случайными величинами, меняющимися в достаточно широких пределах, следу­ет рекомендовать допустимые проценты различных показателей ровности вплоть до максимально допустимого. Отклонение шири­ны покрытия от проектной не должно быть более 5 см, допустимое отклонение поперечного уклона ±5 °/оо.