Современные технологии строительства цементобетонных покрытий автомобильных дорог

Экономика любой страны во многом зависит от протяженности и транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог. Поэтому развитие безопасных и качественных автомобильных дорог с применением новых технологий и материалов, а также контрактов жизненного цикла – одна из ключевых задач дорожной отрасли. На решение этой задачи и направлена реализация национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги» (БКАД), а также «Комплексного плана модернизации и расширения магистральной инфраструктуры».

Низкие фактические сроки службы дорожных одежд и покрытий и связанные с этим высокие эксплуатационные затраты – одна из проблем дорожной отрасли на сегодняшний день. Как показывает отечественный и мировой опыт, широкое применение при строительстве и реконструкции дорог минеральных вяжущих и цементобетона в конструктивных слоях дорожных одежд позволяет в значительной мере увеличить межремонтные сроки эксплуатации автомобильных дорог и сократить затраты на их ремонт и содержание. 

США, Германия, Китай, Испания, Бельгия и другие страны активно развивают дорожное строительство с применением цементобетона, что связано с рядом его преимуществ по сравнению с асфальтобетоном. Основными достоинствами цементобетонных покрытий являются: высокая прочность и несущая способность; возможность пропуска тяжелых транспортных средств круглогодично и без ограничений, в том числе в весенний период. Сюда же следует отнести длительный срок эксплуатации (30 и более лет), низкие затраты на содержание; высокий коэффициент сцепления и белый цвет. Все это обеспечивает безопасность дорожного движения и снижение расхода топлива при движении транспортных средств по таким покрытиям.

В России для широкого применения цементобетона в основаниях и покрытиях дорог есть все основания и условия. Сегодня разработаны и внедрены в мировую практику новые технологии строительства цементобетонных покрытий, которые предполагают полную механизацию и автоматизацию основных процессов по укладке и уплотнению бетонных смесей, при отделке поверхности бетона, уходе за бетоном и устройстве деформационных швов. Бетоноукладчики со скользящими формами за один проход машины выполняют весь комплекс работ по устройству дорожного покрытия. Создано новое поколение бетонов повышенной прочности и долговечности. При этом важно отметить, что в настоящее время отсутствует дефицит качественных цементов. Мощности цементных заводов в России загружены лишь на 50%. Цена на цемент стабильна. Для современных цементобетонных покрытий характерно применение следующих технических решений: 

■ отсутствие деформационных швов расширения, за исключением швов на сопряжении с мостовыми сооружениями либо с другими искусственными сооружениями; 

■ исключение сплошного армирования плит покрытия; 

■ устройство штыревого армирования в деформационных швах; 

■ герметизация деформационных швов горячей мастикой на основе полимерно-битумного вяжущего или холодной мастикой на основе полисульфидных материалов, а также резиновыми уплотнителями по типу «елочка». 

При строительстве цементобетонных покрытий используют только высококачественные бетоны с жесткими требованиями как к бетону, так и к используемым материалам (инертным заполнителям, цементу, химическим добавкам). Для производства бетонных смесей используются высокопроизводительные мобильные бетоносмесительные установки с автоматизированной системой дозировки материалов и управления. 

В настоящее время в мировой практике применяются американская и европейская технологии строительства цементобетонных покрытий. При строительстве по американской технологии используются в основном бетоноукладочные комплексы фирмы GOMACO, а в европейской – Wirtgen Group и STRABAG. 

По европейской технологии предполагается строительство двухслойных цементобетонных покрытий, а по американской – однослойных, с применением в том и другом случае штыревого армирования в деформационных швах. Основным преимуществом устройства двухслойных цементобетонных покрытий является возможность создания тонкого (5–6 см) верхнего слоя покрытия с особыми техническими характеристиками. Такой слой можно назвать «слоем износа». Устройство слоя с повышенными техническими требованиями как к бетону, так и к заполнителям позволяет придать поверхности дорожного покрытия улучшенные свойства. При этом существенно уменьшаются затраты на устройство покрытия в целом – за счет использования более дешевых и во многих регионах доступных материалов для создания нижнего слоя бетона. 

При устройстве цементобетонного покрытия в один слой значительно упрощается технология работ, возрастает производительность, упрощается логистика поставки материалов и бетонной смеси. В последние годы находит применение строительство дорожных покрытий из фиброармированного бетона. Такие бетоны обладают повышенной прочностью на растяжение при изгибе, морозостойкостью и высокой эксплуатационной надежностью. В Калининградской области с 2019 года при активной поддержке регионального правительства на основании Распоряжения Правительства РФ от 10 мая 2016 года № 868-р «О стратегии развития промышленности строительных материалов на период до 2020 г. и дальнейшую перспективу до 2030 г.» реализуется «Программа внедрения инновационных технологий, конструкций и материалов при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог Калининградской области на 2019–2022 гг.», нацеленная на использование бетона при проектировании и строительстве автомобильных дорог. 

В регионе в рамках данной программы НП «ГПСК Возрождение» (Санкт-Петербург) реализовало два проекта: капитальный ремонт автомобильной дороги Вишневое – Сосновка – Вербное – Гусево и реконструкцию автомобильной дороги Зеленоградск – Приморск через Светлогорск – Куликово – Заостровье с применением фибробетона при устройстве дорожных покрытий. Применение фибробетона совместно с минеральными и химическими добавками позволит обеспечить срок службы бетонных покрытий не менее 30 лет и в значительной мере сократить эксплуатационные затраты. 

Качественный уход и отделка поверхности цементобетонных покрытий – важный этап строительства. От него зависит прочность, износостойкость и сцепные качества покрытия. Эффективным методом отделки цементобетонных покрытий является создание поверхности бетона с обнаженным заполнителем (технология Waschbeton). В отличие от других форм текстурирования поверхности бетонных покрытий, создающих шероховатость практически только в поверхностном слое цементно-песчаного камня, при применении технологии Waschbeton шероховатость создается за счет обнажения инертного заполнителя, имеющего значительно лучшую сопротивляемость к истиранию и полированию. Эта технология отделки поверхности покрытия имеет и другие преимуществ. Покрытие обладает хорошим коэффициентом сцепления и пониженным уровнем шума при движении транспортных средств. 

Для повышения стойкости поверхностного слоя бетона к эксплуатационным и природно-климатическим воздействиям в мировой практике широко используется обработка покрытий пропиточными укрепляющими составами. Проникая в поверхностный слой, они образуют в порах и капиллярах бетона трудно растворимые в воде соединения, что способствует, с одной стороны, упрочнению структуры цементобетона, а с другой – гидрофобизации (снижению способности его смачиваться водой при сохранении парогазопроницаемости). 

Минтрансом России совместно с Федеральным дорожным агентством и Государственной компанией «Автодор» подготовлен план мероприятий по расширению применения цементобетона в конструкциях дорожных одежд, целью которого является увеличение доли дорог с цементобетонным покрытием. 

Широкое строительство и реконструкция автомобильных дорог с применением цементобетона в России позволит успешно реализовать национальный проект БКАД и «Комплексный план модернизации и расширения магистральной инфраструктуры», создать объекты дорожной инфраструктуры с высокими техническими характеристиками и длительным сроком службы. В складывающейся кризисной ситуации реализация в полном объеме национальных проектов и федеральных целевых программ в сфере дорожного строительства представляется одной из эффективных мер поддержки строительной отрасли, а также более 20 смежных с ней отраслей промышленности. 

Автор: Виктор Ушаков, д-р техн. наук, профессор, президент Ассоциации бетонных дорог, заведующий кафедрой «Строительство и эксплуатация дорог» (МАДИ)

Источник: https://dorvest.ru/