Анализ современных технологий и материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог

При строительстве дорожных оснований применяют укрепление грунтов для предотвращения эрозионного разрушения.

Методы комплексного укрепления грунтов в зависимости от вида вяжущего подразделяются на следующие основные группы:

-укрепление грунтов цементом;

-укрепление грунтов известью;

-шлаковое укрепление;

-комбинированное (комплексное) укрепление.

Изучение свойств грунтов, укрепленных известью, показало, что дозировка, а также дисперсность существенно влияют на свойства и физико-механические характеристики материалов. Так, при укреплении всех видов грунтов чистой известью получаются дорожно-строительные материалы с плохой уплотняемостью, низкой морозостойкостью и деформативностью.

Грунты, укрепленные известью, обладают сравнительно низкой морозостойкостью, так как они имеют значительную пористость и влагоемкость, а известковый цемент недостаточно прочен. Для нахождения эффективных средств повышения морозостойкости грунтов, укрепленных известью, были испытаны добавки шлака и цемента.

Добавка шлака приводит к увеличению кристаллов гидрата окиси кальция в процессе его кристаллизации. Образование более крупных кристаллов приводит к дополнительной растворимости гидрата окиси кальция, а следовательно, к повышению водостойкости грунтов, укрепленных известью.

Введение портландцемента с целью укрепления грунтов позволяет решить технологические вопросы, связанные со способом введения вяжущего, а также проблемы, связанные со способом активации и получения морозоустойчивого материала. Применение цемента в качестве добавки для укрепления грунта вызывает повышение хрупкости и снижает сопротивление ударной нагрузки. Цементогрунт обладает также дополнительной остаточной прочностью. И достигает она 30 - 40 %, что обуславливает влагоемкость и невысокую морозостойкость.

Одними из способов закрепления грунтов являются применение шлаковой муки или молотого шлака и введение жидких битумов, дегтей, эмульсий. Такое укрепление грунтов улучшает их физико-механические свойства и способствует сокращению расхода гранитного щебня.

Устройство конструктивного слоя дорожной одежды осуществляется по следующей технологии:

1) подача расчетного количества грунта из резервуара на проезжую часть;

2) разравнивание грунта на ширину 5 - 6 м с последующим его измельчением;

3) введение расчетного количества шлака и активатора с последующим равномерным перемешиванием его с грунтом;

4) разлив жидкого битума с перемешиванием смеси до однородного состояния;

5) планировка слоя с последующим уплотнением.

В результате эксплуатации таких покрытий в течении 12-15 лет в верхнем слое образуется такие дефекты, которые невозможно устранить традиционными ремонтными решениями:

– колееобразование в полосе наката глубиной 3-4 см, в отдельных местах до 8-10 см;

– трещины, вызванные старением битума, в основном поперечные;

– раскрытие и разрушение продольных и поперечных швов верхних слоев покрытий из-за нарушения технологии их устройства;

– выбоины и облом кромок покрытия.

Будущее в решении проблем ремонта автомобильных дорог – за новыми технологиями, так как они отвечают очень жёстким требованиям, обеспечивая:

– высокие темпы ремонтных работ;

– безопасность движения при производстве работ в условиях не прекращающегося движения;

– высокое качество работ при сравнительно низкой их стоимости;

– экологическую безопасность работ.

Для повышения надежности и долговечности работы покрытий в настоящее время рекомендуется использовать битумы, модифицированные полимерами. Широкое использование модифицированных битумов вместо обычных объясняется их улучшенными свойствами. Полимерные битумы имеют большой диапазон рабочих температур (разница между температурой размягчения и температурой хрупкости) до 100°С (обычные битумы до 60°С).

Асфальтобетоны, приготовленные с использованием полимерных битумов, имеют высокую устойчивость к деформациям за счет большой эластичности применяемых битумов. Кроме того, значительно замедляется процесс старения асфальтобетона. Исследования зарубежных ученых показывают, что у битумов, извлеченных из дорожных покрытий, прослуживших 10 лет, не наблюдается существенных изменений вязкости.

Добавка к битуму полимеров составляет, как правило, от 3 до 6% по массе.

Битумная эмульсия - комплексное вяжущее, форма и свойства которою в значительной мере зависят от свойств исходного битума.

Битумная эмульсия - это дисперсия битума в воде. Как правило, базовым вяжущим, на основе которого готовится битумная эмульсия, является обычный или модифицированный битум.

В зависимости от знака электрического заряда гранул эмульсии бывают анионные и катионные. По скорости распада различают быстрораспадающиеся эмульсии, средние, медленные и сверхстабилизированные. От содержания битума в эмульсии их делят на 50%, 55%, 60%, 65% и 69%.Наибольшее распространение в настоящее время получили катионные эмульсии.

Высокое качество покрытий, выполняемых с использованием битумных эмульсий, обеспечивается хорошей работоспособностью этого вяжущего, каменным материалом. Для практического использования битумных эмульсий важнейшими свойствами являются: вязкость, стабильность при хранении, скорость распада и сцепляемость.

Высокая технологическая сложность производства эмульсий требует тщательной дозировки компонентов и постоянного контроля за характеристиками всех происходящих процессов.В нашей республике действует уже три завода по производству битумных эмульсий