Поверхностная обработка

Способ поверхностной обработки наиболее широко применяют при строительстве слоев защитных и износа. Для этого по подготов­ленному основанию разливают вяжущее, затем рассыпают тонким слоем минеральный мелкозернистый материал и катками втапливания его в слой разлитого вяжущего. Постепенно под влиянием солнечной радиации вяжущее обволакивает весь минеральный ма­териал. Таким образом, заканчивается формирование слоя, кото­рый может служить и тонкослойным покрытием.

Поверхностная обработка может быть двойной и тройной, если указанные операции будут повторены. Толщина слоя одиночной поверхностной обработки 1,5—2,5 см, двойной достигает 3—4, трой­ной— 5 см. Число обработок зависит от типа и качества слоя, на котором устраивают поверхностную обработку, ее назначения.

Для лучшей связи поверхностной обработки с основанием или покрытием их тщательно очищают от пыли и грязи. Не всегда удается полностью удалить пыль и рыхлые продукты износа по­крытия, особенно на щебеночных и гравийных основаниях и покры­тиях. Чтобы эти пылеватые частицы не снижали сцепления поверх­ностной обработки со слоем, на который ее укладывают, предвари­тельно разливают вяжущее, т. е. делают подгрунтовку. Назначение этого розлива — связать пылеватые частицы и слегка пропитать слой, на котором будет уложена поверхностная обработка. Для подгрунтовки используют жидкие битумы, густеющие со средней скоростью (СГ15/25, СГ 25/40), медленногустеющие (МГ 25/40), каменноугольные дегти (Д-1, Д-2) и быстрораспадающиеся эмульсии.

Для поверхностной обработки с учетом дорожно-климатической зоны применяют нефтяные вязкие дорожные битумы БНД 200/300 и БН 200/300, БН 130/200 и БНД 130/200 и БНД 90/130 (ГОСТ 22245-76); нефтяные жидкие битумы (ГОСТ 11955—74), СГ 40/70, СГ 70/130 и СГ 130/200; каменноугольные дегти (ГОСТ 4661—76) и Д-5 и Д-6. Более вязкие материалы применяют в южных дорожно-климатических зонах, менее вязкие — в северных. Пригодны также прямые дорожные эмульсии, изготовленные на вязких битумах, при этом в северных климатических зонах, II и даже III желательноиспользовать только катионные эмульсии, вюжных можно и анионные. Каменноугольные дегти желательны в нижних слоях и совершенно не допустимы в верхних слоях в населенных пунктах.

В качестве минерального материала служит мелкий щебень (до 25 мм) высокопрочных горных пород (по износу И-1 и реже И-2), равноценные ему щебень из кислых доменных и сталеплавильных шлаков и дробленый гравий. Материал подбирают по крупности с учетом назначения и вида поверхностной обработки.

Если поверхностная обработка предназначена служить в каче­стве облегченных усовершенствованных покрытий и нижнего слоя двойной или тройном обработки, применяют щебень размерами О—15, 0—20 и 0—25 мм. На дорогах ІІ и III категорий для верхне­го слоя и одиночной поверхностной обработки используют щебень и дробленый гравий размерами 5(3) —10, 5(3) —15, 15—25 мм без высевок. Из такого материала получают плотные, но гладкие слон. Для строительства специальных поверхностных слоев износа по способу одиночной поверхностной обработки на усовершенствован­ных покрытиях применяю! однородный по размерам щебень 10 — 15, 15—20 или 20—25 мм.Крупные зерна должны отличаться от самых мелких не более, чем на 5 мм, за рубежом — не более, чем 2 мм (применяют щебень размерами 8—10, 10—12 мм), т. е. более одно­мерный с узкими пределами крайних размеров.

Требования к однородности материала по предельным разме­рам основаны на опыте службы поверхностной обработки. После окончания работ по устройству поверхностной обработки даже укатка не дает прочною объединенного слоя надо, чтобы все ще­бенки прочно прилипли гранями к разлитому вяжущему. При одно­родном щебне, рассыпаемом в один слой (рис. 86), этого можно

достигнуть. В разнородном материале всегда найдутся мелкие зер­на, которые будут сверху и не получат должного сцепления с биту­мом (рис. 87). Под воздействием касательных усилий колес авто­мобилей эти щебенки вырываются и вылетают в стороны, покрытие получается неровным и необходимы дополнительные, проводимые вручную, работы по их заметанию с обочин на покрытие. Вылетаю­щие из-под колес щебенки опасны, травмируют проезжающих и пе­шеходов, разбивают стекла у автомобилей. Поэтому на участках с законченной поверхностной обработкой ограничивают движение, ставя плакаты «Не превышать скорости 10(20) км — разобьешь стекло». Формирование поверхностной обработки, пока не переста­нет вылетать щебень, даже в сухую теплую погоду продолжается до 2 недель. Это вызывает на значительном протяжении дорог ограничение скорости, следовательно, снижение производительно­сти автомобильного транспорта. Поэтому стремятся ускорить фор­мирование поверхностной обработки, повышая эффективность вя­жущих, добавляя к ним минеральный порошок, активаторы (из­весть и цемент), ПАВ (каменноугольные, древесные, торфяные, буроугольные и сланцевые дегти и смолы, а также различные анион­ные и катионные добавки).

Добавка активаторов к щебню для улучшения сцепления его с вяжущим составляет 2—3% массовой доли. ПАВ добавляют в би­тум при его подогреве перед розливом; массовая доля их 5—15%. Расход битума соответственно сокращается. Улучшения сцепления достигают применением щебня, предварительно - обработанного вяжущим в установке. Для этого используют жидкие битумы СГ 70/130 и СГ 130/200, деготь Д-6 и дорожные эмульсии. Для облег­чения сцепления вяжущего с минеральным материалом в северных районах обязательно применение щебня, предварительно обрабо­танного битумом или дегтем в массовой доле 1,5—2%.

Работы по устройству поверхностной обработки проводят в су­хую теплую погоду. Температура воздуха при применении вязких битумов должна быть не ниже 15° С, жидких битумов и дегтей — не ниже 10° С, эмульсий — не ниже 5° С. Если используют обратную катионную эмульсию, в крайних случаях можно проводить поверх­ностную обработку при температуре от 0 до 5° С. При нижнем пре­деле температуры работы проводят весной с учетом того, что в даль­нейшем температура воздуха повысится. Осенью работы заканчи­ваются за 15—20 дней до наступления дождливого и холодного периода, когда температура воздуха становится ниже указанных пределов, чтобы формирование поверхностной обработки закончи­лось в год ее устройства. В целях сокращения расстояний перевоз­ки все материалы заготавливают и развозят заранее по базам, на которых имеются хранилища вяжущих, котлы для их подогрева и приготовления, склады для дополнительных материалов к ним, площадки для щебня. С учетом времени и источников получения материалов, в первую очередь вяжущих, базы располагают при станциях, на которые они поступают, вдоль дороги через определен­ное расстояние. Месторасположение баз устанавливают технико-экономическими расчетами с тем, чтобы расстояния перевозки осо­бенно автогудронаторами, не превышали 20 — 25 км.

Организация работ по устройству поверхностной обработки тре­бует проведения подготовительных работ, которые включают орга­низацию битумных баз и складов, подготовку дороги (ограждение рабочей зоны, установку дорожных знаков и подготовку основа­ния). Основанию придают поперечный профиль, соответствующий требуемому профилю покрытия или слоя износа в готовом виде. При этом могут потребоваться ремонтные работы по заделке разру­шенных мест и укладке местных выравнивающих слоев. Перед на­чалом этих работ основание тщательно очищают от грязи и пыли щеточными и поливо-моечными машинами. Но после этого основа­ние необходимо осушить дорожными сушилками и разогревателями инфракрасного излучения или выждать, пока вода испарится под влиянием солнечной радиации.

Очистку от пыли проводят установками, сдувающими ее в сто­рону, там где это возможно, или, наоборот, всасывающими пыль. Когда нет уверенности в беспыльности основания, производят под-грунтовку с расходом вяжущего в пределах 0,5 — 0,6 л/м². Если ав­тогудронатор не может обеспечить такую норму розлива, применя­ют эмульсии. Эмульсию, содержащую 50% вяжущего, разливают в количестве 1 — 1,2 л/м², что после испарения воды составит 0,5 — 0,6 л/м² вяжущего.

После того как подгрунтовка загустеет (лучше на следующий день), приступают к основным работам. Доставленное автогудронатором вяжущее для основного слоя разливают полосами. При работе с автогудронатором производительность рассчитывают по формуле (в т/смену):

где Т — продолжительность смены, ч; К_в — коэффициент ис­пользования времени (0,85 — 0,9);А — вместимость автогудронато­ра, т; L — расстояние доставки вяжущего, км; V₁ и V₂ — скорости движения соответственно груженого и порожнего автогудронатора, км/ч; t_н — время пребывания автогудронатора на базе, ч; t_р — вре­мя на розлив вяжущего, ч (примерно 0,1 — 0,2 ч на 1 т вяжущего).

Для того чтобы равномерно распределить вяжущее и избежать его излишков в отдельных местах, применяют автоматы, которые обеспечивают постоянство расхода материала на единицу поверх­ности покрытия или основания. Расход вяжущего на 1 м² обрабаты­ваемой поверхности определяют (в л/м²):

,

где Q — расход вяжущего, протекающего по главному трубо­проводу, л; B— ширина полосы розлива, м; V — скорость движения автогудронатора, м/мин.

Учитывая, что В за время опорожнения одного гудронатора остается постоянной, можно считать, что количество вяжущего, приходящегося на 1 м², пропорционально . Система расходомера ХАДИ основана на использовании логометра, измеряющего соотношение двух токов, один из которых пропорционален расходу вяжущего, другой — скорости автогудронатора. Логометр показы­вает удельный расход вяжущего, а его шкала может быть проградуирована в л/м². При движении автогудронатора на определен­ной скорости V, требуемой для заданного соотношения , трубо­провод подает в единицу времени Q вяжущего. При изменении ско­рости немедленно изменяется размер подачи.

Расход вяжущего при одиночной обработке в зависимости от размера минерального материала и назначения составляет от 1 до 2 л/м². Для шероховатых слоев износа на усовершенствованных покрытиях расход не должен превышать 0,5—0,7 л/м², с тем чтобы после окончания формирования слоя битум не выступал на поверх­ность. Автогудронатор Д-61А проводит розлив в количестве 0,3— 0,7 л/м². Если автогудронатор не может обеспечить такую норму, то для получения тонкого слоя вяжущего сзади автогудронатора укрепляют резиновую гладилку, которая равномерно распределяет вяжущее, а излишки сдвигает на соседнюю полосу. Если нельзя обеспечить минимальную норму розлива вяжущего, применяют до­рожные эмульсии.

Расход вяжущего на основной розлив зависит от назначения и толщины поверхностной обработки, размера минерального мате­риала. Расход вяжущего увеличивается при одной и той же толщи­не слоя с уменьшением крупности зерен, а также при применении малопрочного, способного к размельчению при укатке. Для устрой­ства поверхностной обработки на изношенных усовершенствован­ных или переходных (щебеночных) покрытиях расход вяжущего увеличивается на 10%.

Во время розлива вяжущее должно обладать текучестью, чтобы равномерно распределиться по поверхности слоя и лучше обвола­кивать зерна минерального материала. В целях повышения удобообрабатываемости и временного понижения вязкости минеральные материалы подогревают.

При выходе из автогудронатора вяжущее в зависимости от его вида и марки должно иметь рабочую температуру:

Рабочая температура, °С

БНД 200/300, БН 200/300 .............................................................. 80-130

БНД 130/200, БН 130/200 ...........………………………………140-160

БНД 90/130, БН 90/130 ...........………………………………150-170

МГ 40/70, СГ 40/70 .............………………………………………..60-70

МГ 70/130, СГ 70/130 ......................................................................80-90

МГ 130/200, СГ 130/200 .................................................................90-100

Д-5 . . . ..........................................................................80-90

Д-6 . . . ..........................................................................90-120

Рис. .88. Схема разбивки сменной захватки на участки розлива битума и органи­зации работ с автогудронатором:

1— места остановок автоцистерны для заправки автогудронатора битумом (позиции I, І и ІІІ)_; 2 — разбивка оси покрытии (через 25 м); 3 — сигнальные флажки в конце участка роз­лива; 4 — места защитного слоя; 5 — автогудронатор в неполной позиции перед розливом битума. Цифры в кружках — порядковый номер участка розлива.

При введении ПАВнаибольшая температура нагрева вязких битумов не должна превышать 140°С.

Вяжущее разливают автогудронатором сразу на всю ширину проезжей части. При необходимости пропуска движения работы ведут по половинам проезжей части. Длину участка основного роз­лива назначают из расчета, чтобы объем разливаемого вяжущего за один проход автогудронатора равнялся вместимости его цистер­ны. В среднем при ширине 7—7,5 м длина участка (захватки), на котором устраивают поверхностную обработку, должна быть 500—800 м. Перед розливом регулируют рабочие органы автогудронато­ра (распределительные трубы и сопла, насос для подачи битума) с расчетом равномерного расхода вяжущего по заданной норме. Количество вяжущего, разливаемого автогудронатором на 1 м², за­висит от работы насоса и скорости движения. Поэтому скорость ав­тогудронатора при розливе должна быть строго равномерной — не более 7—8 км/ч.

В начале и конце участка, когда автогудронаторы набирает ско­рость и тормозит, может возникать неравномерное распределение вяжущею. Поэтому в начале и конце участка на протяжении 2—3м покрытие закрывают толем, плотной бумагой или песком слоем 1—2 см. После окончания розлива защитные материалы убирают. На участках с продольным уклоном во избежание растекания вя­жущего розливпроизводят при движении автогудронатора на подъем.

На рис. 88 показана схема разбивки сменной захватки на участ­ки розлива битума и организации работы автогудронатора. Немед­ленно после розлива рассыпают минеральный материал; при при­менении эмульсин — не ранее как через 3—5 ч. Для россыпи при­меняют самоходные щсбнеукладчики и распределители каменной мелочи. Целесообразно использовать навесные к автомобилям-са­мосвалам распределители ящичного типа, которые навешивают сза­ди кузова. Автомобиль-самосвал подходит к полосе разлитого вяжущего задним ходом, опрокидывается кузов и постепенно мате­риал высыпается в бункер распределителя, из которого материал ровным слоем поступает на разлитое вяжущее. Автомобиль-само­свал движется задним ходом со скоростью до 10 км/ч по уже рас­сыпанному щебню.

Движение автомобилей по разлитому вяжущему недопустимо, так как оно будет прилипать к колесам, чем нарушится сплошность пленки и слой обработки не сформируется.

Для облегчения работ все автомобили-самосвалы, доставляю­щие щебень, должны иметь подвесные распределители. Если их не­достаточно, после россыпи материала бункерный распределитель оставляют на козлах в конце обработанного участка. Новый груже­ный автомобиль подъезжает к козлам и прицепляет распредели­тель.

Промышленность выпускает самоходные на колесном шасси рас­пределители минерального материала ДС-49, при работе с которы­ми производительность достигает 75 м³/ч.

Расход минерального материала зависит от его размера и же­лаемой толщины слоя. Для одиночной обработки расход составит:

Расход, м²/10П м²

Щебень размером до 5 мм …....................................................... 0.55—0.6

» » » 10—25 мм ........................................................................1.2-3.0

При двойной обработке расход колеблется от 1,8 до 4.5 м³ на 100 м² поверхности, при тройной от 4,5 до 6,5 в зависимости от размера щебня, выбираемого для каждого слоя.

Прикатку минерального материала производят за 2—3 прохода катка с гладкими вальцами массой 5—8 т, а для одноразмерного щебня достаточно 1—2 проходов по одному следу. Задача прикатки — прижать щебень к вяжущему и распределить его по поверхно­сти основания.

Уход за поверхностной обработкой состоит в наметании сбро­шенных зерен, исправлении сухих мест и углублений, в добавке вя­жущего, а в места с излишком вяжущего — добавке мелкого щебня.

При двойной и тройной обработках отпадает необходимость в подготовке ранее уложенного слоя. В сухую жаркую погоду, ког­да есть уверенность в быстром формировании слоя, последующие слои можно укладывать один за другим. Иногда предпочитают пу­стить движение по первому слою, чтобы выявить слабые места, их исправить и после этого укладывать последующие слои. При двой­ной и тройной обработках щебень должен быть разного размера. Например, для первого слоя 15—20 мм, для второго 10—15 и для третьего, самого верхнего 5—10. Соответственно расход битума ме­няется. Если для первого розлива 1—1,4 л/м², для второго 1 —1,2, для третьего 0,8—1. При устройстве одиночной поверхностной обра­ботки на усовершенствованном покрытии для достижения шерохо­ватой поверхности необходим минимальный розлив вяжущего — 0,5—0,8 л/м². Битум не должен выступать на поверхность покрытия. Его должно хватить только для обволакивания щебня на ²/з его высоты.

Строительство поверхностной обработки для получения особо шероховатых и износостойких слоев износа возможно с применением специальных острогранных материалов, желательно светоотражающих, например, дробленого стекла, фарфора и т. п.