Технология строительства цементобетонных покрытий автомобильных дорог

Устройство однослойных покрытий и оснований бетоноукладчиками со скользящими формами.

 

Работы по устройству однослойных цементобетонных покрытий должны включать следующие технологические операции:

·

•     подготовительные работы:

•     приемка основания;

•     устройство разделительной прослойки;

•     установка копирных струн либо работа по системе нивелирования 3D без струны;

•     разгрузка самосвалов и распределение бетонной смеси перед бетоноукладчиком;

•     укладка и уплотнение бетонной смеси бетоноукладчиком;

•     автоматическая установка армирующих элементов (если иное не предусмотрено проектом);

•    отделка поверхности цементобетонного покрытия, уход за свежеуложенным бетоном;

•   устройство деформационных швов;

•   контроль качества производства работ.

 

1.     Подготовительные работы перед распределением и укладкой бетонной смеси

 

1.1 Перед началом бетонирования покрытия или основания определяют оптимальную длину сменной захватки в соответствии с подготовленным фронтом работ, с учетом требуемого объема бетонирования, производительности бетоносмесительной установки и бетоноукладчика, принятого темпа укладки, возможностей ритмичной доставки бетонной смеси к месту укладки, погодных условий.

Как правило, длину сменной захватки назначают кратной расстоянию между деформационными швами для совмещения рабочего шва со швом сжатия или расширения.

   1.2 Перед устройством бетонного покрытия (основания) должен быть в установленном порядке принят нижележащий слой, а также технологический слой уширения и обочины для обеспечения возможности движения техники занятой на строительстве дороги.

   1.3 Выбор специализированного бетоноукладочного оборудования должен учитывать конструктивные и технологические особенности устройства однослойных и двухслойных цементобетонных покрытий, в том числе с применением различных вариантов армирования* (Предварительно установленные дюбели и анкера в корзинах и закрепленных на основании, либо вставка дюбелей и анкеров в поперечные и продольные швы в процессе бетонирования, использование сверлильного станка для вставки боковых стержней), технические характеристики машин (мощность, производительность, толщина и ширина укладываемых покрытий, наличие систем автоматического управления процессом укладки, наличие дополнительного оборудования для автоматического вибропогружения дюбелей и анкеров в поперечные и продольные швы в процессе бетонирования, наличия дополнительного оборудования для контроля и регулирования частоты вибрации, а также контроля ровности свежеуложенного покрытия в процессе укладки типа).

 

 

 

 

 

 

Примечание * :

Варианты предустановленного армирования:

   

  

     

  

Предварительно установленные дюбели в корзины и закрепленные к основанию.

     

Шов расширения

     

Для уплотнения бетона вдоль шва используются ручные вибраторы.

 

Для устройства покрытия используется цементобетонная смесь марки П1 с осадкой конуса от 25 до 45 мм.

Устройство покрытия осуществляется комплексом бетоноукладочных машин на гусеничном ходу в составе: бетонораспределителя (при наличии предустановленного армирования), бетоноукладчика, и машины для нанесения текстуры и пленкообразующего.

 

Для приготовления бетонной смеси используется бетонный завод производительностью, соответствующей принятому темпу строительства бетонного покрытия. Время транспортировки готовой бетонной смеси с завода до места укладки не должно превышать 30 минут и может корректироваться в зависимости от температуры окружающего воздуха. Укладка и уплотнение цементобетонной смеси производится при температуре воздуха не ниже +5^◦С.

Запрещается восстанавливать подвижность, жесткость и удобообрабатываемость бетонной смеси, транспортируемой в автосамосвале, добавлением (распылением) воды на поверхности свежеуложенного бетона на месте укладки.

Важным этапом укладки бетона является подача и распределение смеси на основание перед бетоноукладчиком. Для достижения наилучшего качества работ и обеспечения проектной ровности при укладке бетонного покрытия с использованием скользящей опалубки, необходимо, чтобы движение бетоноукладчика вперед было непрерывным. Движение бетоноукладчика с частыми остановками приводит к ухудшению качества/ровности покрытия и снижению производительности.

Распределитель предназначен для приема бетона из самосвалов с задней разгрузкой, с последующим распределением бетонной смеси перед бетоноукладчиком.

Фото 1

В случае проведения работ с предварительной установкой армирования в виде дюбелей и/или анкеров, а также сетки/армокаркаса, целесообразно использование бетонораспределителя (фото 1) либо перегружателя стрелового (веерного) типа (фото2 и 3) для приема бетона из самосвалов с задней разгрузкой, с последующим распределением влажной бетонной смеси перед бетоноукладчиком.

 

                                        Фото2                                                            

                                     Фото3

 

      

  Подающий складывающийся конвейер дает более широкие возможности, позволяя работать на пространстве с доступом для транспортных средств, ограниченным только боковой стороной участка укладки. При использовании перегружателя-распределителя (бокового загрузчика) скорость его движения коррелируется со скоростью движения бетоноукладчика.

       В порядке исключения, при отсутствии распределителя бетона, допускается использовать для распределения бетонной смеси экскаватор на колёсном ходу с ковшом без зубьев. Экскаватор также необходим для перемещения контейнера под бетонную смесь и предварительного распределения смеси перед распределительными органами бетоноукладчика. Но следует понимать, что такой способ приводит к снижению скорости укладки, качества и ровности покрытия.

       В случае большого объёма укладки целесообразно использование бетонораспределителя. Технологический разрыв между распределителем бетонной смеси и бетоноукладчиком должен составлять от 10 до 30 м. Высота бетона после распределителя контролируется оператором.

       Формование бетонного покрытия ведется как правило с применением бетоноукладчика со скользящей опалубкой. Бетоноукладчики ведущих мировых производителей оборудованы   гидравлическими или электрическими вибраторами. В процессе их применения необходимо учитывать, что бетоноукладчики оборудованные гидравлическими вибраторами (с индивидуальным регулированием частоты от 0 до 10500 кол./мин.) могут работать на широком диапазоне осадки конуса цементобетонной смеси (от 0 до 45 мм),  тогда как при работе с электрическими вибраторами диапазон осадки конуса цементобетонной смеси существенно ниже - от 0 до 10мм.

      Тип и установка высокочастотных глубинных вибраторов на бетоноукладчике и их характеристики (электрические и гидравлические, частота и амплитуда колебаний, радиус действия в бетонной смеси) должны обеспечивать качественное уплотнение бетонной смеси (и при этом не допустить сегрегации, когда частички щебня, под воздействием высокой частоты вибрации будут уходить вниз, а на поверхности образуется так называемое «цементное молочко») и получение бетона с заданными проектными требованиями по всей толщине и ширине бетона в слое с учетом скорости движения бетоноукладчика и осадки конуса смеси.

Для уплотнения бетонной смеси применяются изогнутые глубинные вибраторы с электрическим или гидравлическим приводом. Частота работы вибраторов настраивается, исходя из скорости движения бетоноукладчика, удобоукладываемости и подвижности бетонной смеси. Рекомендуется следующее:

- для менее подвижных смесей устанавливают более высокие частоты колебаний глубинных вибраторов и меньшую скорость укладчика, чтобы исключить риск недоуплотнения смеси, но при этом не допустить сегрегации бетонной смеси;

- для более подвижной смеси и для слоев меньшей толщины – меньшую частоту колебаний и более высокую скорость для исключения расслоения смеси.   

- рекомендуемая частота колебаний вибраторов в пределах от 5000 до 8500 колебаний в минуту.

Характерными признаками нормального протекания процесса уплотнения служат:

-   отсутствием видимых следов на поверхности свежеуложенного бетона за точками установки вибраторов в виде более темных полос, раковин, открытых пор;

- стабильная кромка свежеуложенной полосы (кромка не оплывает

   

Для обеспечения качественного уплотнения бетонной смеси необходимо обеспечить постоянный контроль за соблюдением параметров (так называемого «треугольника укладки»): скорость укладки, осадка конуса, частота вибрации.

Для вибраторов регулярно должна производиться проверка их частоты и амплитуды с помощью виброметров с целью сверки реальной частоты с установленной. В случае несоответствия показателей частоты вибрации требуемым параметрам работа должна быть немедленно прекращена и произведена замена неисправного вибратора.

Качество уплотнения, отсутствие сегрегации бетонной смеси, при наличии армирования, проверяется путем отбора кернов или с помощью неразрушающего метода контроля.

Перед началом укладки машины бетоноукладочного комплекта должны быть заправлены всеми рабочими жидкостями, проверены на работоспособность и настроены в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Настройку рабочих органов машин (в том числе регулируя скорость движения бетоноукладчика, частоту вибрации вибраторов) следует производить при пробном бетонировании до выхода на объект работ, используя бетонную смесь по рецептуре согласно проекта.

Бетоноукладчик должен двигаться без остановок и с постоянной скоростью. Скорость движения бетоноукладчика должна быть увязана с подвижностью бетонной смеси, частотой вибрации. Оплыв кромки указывает на несоблюдение рецептуры бетонной смеси либо нарушения в технологическом процессе устройства цементобетонного покрытия.

 

   

В процессе укладки бетонной смеси тщательно контролируют геометрические параметры, ровность поверхности и качество кромки свежеотформованного бетонного покрытия, и в случае необходимости дополнительно регулируют рабочие органы бетоноукладчика.

Перед началом бетонирования бетоноукладчик выставляется по копирной струне.

Выглаживающий рабочий орган «Auto Float», предназначенный для автоматической окончательной отделки поверхности свежеуложенного слоя покрытия, регулируется непосредственно на цементобетонном покрытии в процессе его укладки.

Автоматическая система обеспечения курса бетоноукладчика и соответственно ровности покрытия работает от копирных струн, устанавливаемых для всего комплекса работ. Отслеживание ровности покрытия производится геодезической службой на всем протяжении работ.

Для защиты свежеуложенного цементобетонного слоя покрытия от дождя необходимо иметь специальные передвижные тенты.

 

2.     Уход за свежеуложенным бетоном.

Нанесение текстуры и пленкообразующего состава выполняется с помощью машины Текстурировщика.

Пленкообразующую жидкость на поверхность свежеуложенного бетона наносят равномерно по всей площади покрытия. Высота установки траверсы с форсунками для распределения пленкообразующего материала должна быть на 50 -60 см выше уложенного покрытия.

Скорость движения машины (Текстурировщика) при распределении пленкообразующего материала должна обеспечивать заданную норму расхода. Пленкообразующая жидкость наносится на поверхность покрытия в два слоя. Первый слой пленкообразующей жидкости наносят сразу же после отделки поверхности покрытия и исчезновения с нее влаги, а второй – спустя 20 ÷ 40 минут после того, как сформируется первый слой.

Пленкообразующий материал наносится равномерно, без пропусков, по всей поверхности, включая боковые грани плиты. Запрещается нанесение пленкообразующих материалов прямым разбрызгиванием из шланга или розливом.

При бетонировании покрытия в ветреную или жаркую и сухую погоду (температура наружного воздуха выше 25^◦С при относительной влажности менее 50%), необходимо защитить поверхность сформированного бетонного покрытия от прямого действия ветра и солнечных лучей до нанесения на нее пленкообразующих жидкостей. Для защиты свежеуложенного цементобетонного слоя покрытия от ветра, солнечных лучей, дождя необходимо иметь специальные передвижные тенты.

 

3.     Устройство деформационных швов

Монолитные покрытия с целью предотвращения неорганизованного трещинообразования и разрушения бетона от напряжений, вызванных изменением его температуры и влажности, разделяют на отдельные плиты швами, устраиваемыми в процессе строительства. Размеры плит определяют согласно проекта. Конструкция швов и их расположение устанавливаются проектом.

        Нарезку деформационных швов производят при достижении бетоном прочности на сжатие 8,0 – 10,0 МПа (80 – 100 кг/см2).

 

4.     Контроль качества производства работ

При устройстве цементобетонного покрытия осуществляется постоянный контроль за соблюдением требований нормативно-технических документов. Контроль возлагается на инженерно-технический персонал, руководящий работами и на лабораторию подрядной организации.

До начала укладки цементобетонного покрытия должен быть принят слой нижележащего основания с оформлением соответствующих актов на скрытые работы.

Перед началом работ по укладке цементобетонного покрытия комплексом машин необходимо проверить ровность, правильность и надежность установки копирных струн, обеспечивающих    получение бетонного покрытия требуемой ровности и толщины.

При работе бетоноукладчика в процессе устройства покрытия необходимо контролировать:

·       соблюдение режимов работы рабочих органов и скорости движения бетоноукладчика;

·       толщину и ширину полосы бетонирования;

·       качество уплотнения, отделки и ровности поверхности покрытия за бетоноукладчиком;

·       устойчивость кромок и боковых граней;

При работах по уходу за бетоном необходимо контролировать:

·       наличие паспорта на применяемый пленкообразующий материал;

·       нормы розлива пленкообразующего материала и качество его распределения;

·       соблюдение своевременности проведения мероприятий и достаточности принятых мер по уходу, чтобы предотвратить появление температурно-усадочных трещин.

При устройстве деформационных швов необходимо контролировать:

·       своевременность нарезки;

·       соблюдение геометрических размеров паза;

·       состояние кромок пазов швов (отсутствие выкрашивания кромок);

Ровность и поперечный уклон уложенного бетонного покрытия контролируются с помощью трехметровой рейки не реже, чем через 20 м.

Качество цементобетонной смеси контролируется на подвижность (жесткость) на месте укладки после разгрузки смеси из транспортных средств (из каждой партии).

Контроль объема вовлеченного в бетонную смесь воздуха на месте бетонирования производится не реже одного раза на каждые 150-200 м покрытия.

Контроль прочности бетона в готовом покрытии осуществляется с помощью кернов. По отобранным из покрытия кернам контролируются:

·        прочность и плотность – по ГОСТ 28570 – 2019;

·        характеристика поровой структуры – по ГОСТ 12730.4 – 2020;

·        равномерность распределения щебня вокруг погруженных стержней.

 

4.1.Контроль качества работ в процессе укладки цементобетона

 

При уплотнении бетонной смеси и отделке поверхности необходимо контролировать:

- скорость перемещения бетоноукладчика инструментально с помощью секундомера (непрерывное перемещение с постоянной скоростью ≤ 3 м/мин, при этом скорость движения бетоноукладчика должна быть увязана с подвижностью бетонной смеси, частотой вибрации, чтобы обеспечить качественное уплотнение и избежать сегрегации бетонной смеси);

- работу глубинных вибраторов – визуально (вибраторы бетоноукладчика должны быть полностью погружены в бетонную смесь);

- ширину и толщину полосы бетонирования - инструментально с помощью рулетки и линейки на соответствие их требованиям проекта;

- Качество уплотнения, отсутствие сегрегации бетонной смеси, при наличии армирования, проверяется путем отбора кернов или с помощью неразрушающего метода контроля. По отобранным из покрытия кернам контролируются:

·        прочность и плотность – по ГОСТ 28570 – 2019;

·        характеристика поровой структуры – по ГОСТ 12730.4 – 2020.

·        равномерность распределения щебня вокруг погруженных стержней.

Неразрушающие методы контроля прочности по ГОСТ 22690 и ГОСТ 17624 применяют для ориентировочной оценки прочности бетона покрытий и оснований для оценки времени распалубки, нарезки швов и т.п., но не для производственного контроля прочности.

В процессе укладки необходимо контролировать толщину уложенного слоя не реже, чем через каждые 100 п. м, ровность и поперечный уклон не реже, чем через 20 п. м., в соответствии с ГОСТ 30412.

Толщину слоя цементобетонного покрытия определяют по геодезическим измерениям (с помощью нивелирования нижележащего слоя основания и слоя покрытия по одним и тем же точкам).

Одним из основных показателей качества уложенного покрытия является его ровность. Поэтому проектировщики и строители должны знать, как достичь ровности, как ее поддерживать и при необходимости восстанавливать.

Ровность следует измерять в реальном времени, при укладке покрытий, с целью оценки качества работ и обнаружения проблем, связанных с оборудованием, соблюдением технологии или с качеством материалов. Для мониторинга непрерывного контроля ровности (по IRI) укладываемого покрытия рекомендуется использовать бесконтактное устройство контроля ровности (типа GSI) устанавливаемое на бетоноукладчике.

        Основные требования для достижения ровности – использование качественных материалов и, как следствие, смеси с высокой степенью удобоукладываемости и постоянным составом, а также обеспечение непрерывного движения бетоноукладчика со скоростью, адаптированной к рецептуре поставляемой смеси и другим условиям на объекте работ. Однородность и постоянство качества смеси зависят и от качества ЦБЗ, контроля за влажностью материалов.

Оценку неровности оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов следует выполнять в соответствии с требованиями СП 78. 13330, СП 121. 13330 по ГОСТ 30412 и ГОСТ Р 56925.

Приемку бетонов оснований и покрытий автомобильных дорог проводят по показателям качества, установленным в проектной и технологической документации, утвержденных в установленном порядке.

 

5.Выводы

 

      Растущая, с каждым годом, интенсивность дорожного движения требует строительства долговечных покрытий с минимальными расходами на содержание. Такие покрытия обычно служат в течение 30 – 40 лет, нередко до 60лет. Поэтому в развитых странах мира цементобетон все больше находит применение в качестве дорожного покрытия. К примеру, по данным Министерства транспорта КНР за период с 2009 по 2020г. протяженность автомагистралей с цементобетонными покрытиями увеличилась на 1 867 170 км                        (с 1 231 000 км до 3 098 170км). Темпы роста впечатляют.

       Одна из ключевых задач, стоящих перед дорожной отраслью РФ – обеспечить прорывное развитие сети безопасных качественных автомобильных дорог с использованием инновационных технологий и материалов, позволяющих существенно увеличить срок службы дорожных одежд, снизить затраты на содержание и ремонт в течение жизненного цикла. И одним из путей решения этой задачи может быть расширение применения цементобетона в конструкциях дорожных одежд.

      Расширение применения в РФ цементобетона позволит существенно увеличить срок службы дорожных одежд, снизить эксплуатационные затраты в течение жизненного цикла, направить сэкономленные средства на строительство новых автодорог.

      Имеющийся потенциал, ведущих дорожно-строительных компаний РФ в настоящее время не востребован в полном объеме и позволяет, при необходимости, существенно нарастить объемы строительства автодорог с применением цементобетона.

Нельзя строить транспортную инфраструктуру будущего без использования самых современных технологий и оборудования !

 

 

 

Используемая литература, нормативные ссылки :

1. ГОСТ Р70364-2022 «Дороги автомобильные общего пользования. Бетоны для устройства слоев оснований и покрытий. Правила производства работ» (приказ Росстандарта от 14.11.2022 № 1278-ст). ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 декабря 2022 года

2. Методические рекомендации «Строительство цементобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов» (Министерство строительства и ЖКХ РФ, ФАУ«Федеральный центр нормирования, стандартизации и оценки соответствия в строительстве»), издание Москва 2018 г.