1
Как строят дороги.
Проехав от Москвы до Владивостока, мы много писали о дорогах. От сетований на климат, коррупцию и кривые руки хотелось бы перейти к более конструктивному анализу ситуации. Тут целый комплекс проблем: от несоблюдения технологии, до некачественного ремонта. Большой проблемой для дорог является перегруженный транспорт. В России практически все грузовики ездят с перегрузом. Это делается, чтобы заработать деньги быстрее. Перегруженные грузовики быстро разбивают слой щебня в основании дороги, ломаются на дороге, не могут въехать на подъем. Минтранс летом запрещает движение грузовиков по некоторым трассам, но жизнь не остановить.
Из чего строят дороги.
Строительство дороги дорогое и непростое дело. Сама дорога сложное инженерное сооружение, из которого мы видим только верхнюю часть: покрытие, да бордюры. Сама дорога это многослойный пирог. Задача сложной конструкции дороги перераспределить нагрузки от машин на грунт. В зависимости от конструкции дороги бывают жесткие цементнобетонные, и нежесткая асфальтобетонные.
Цементнобетонные дороги.
У цементнобетонной дороги связующим служит цемент. Главный плюс жесткой цементнобетонной дороги — долговечность. При правильной эксплуатации капитальный ремонт цементобетонным трассам требуется лишь через 24 года, а асфальтовым дорогам он требуется через 10 лет (да и то при соблюдении технологии.
В конце 60-х в СССР начали активно заниматься цементобетоными дорогами. Но цемента не хватало, шло массовое строительство жилья. Зато нефть была дешева и были открыты новые месторождения и стали развивать технологии строительства асфальтобетонных дорог. Однако, цементобетон успел получить большое распространение на Севере и в Сибири как основание при строительстве дорог и эти дороги стоят до сих пор.
Существуют два варианта строительства дорог из цементобетона. Первый – это монолитный бетон, вложенный в заготовку и твердеющий в естественных условиях. Второй сборный из железобетонных плит. Монолитный бетон отливается на месте. Однако в России нормальные условия для твердения бетона могут быть обеспечены в достаточно короткий летний период, когда температура окружающей среды составляет не менее 15-17 С. Монолитная технология изготовления бетона непосредственно на трассах сильно ограничивает скорость строительства дорог и масштабное строительство в России затруднено. Второй способ строительства дорог из цементобетона это собирать дороги из преднапряженных железнобетонных плит сделаных на заводе. Заводские условия позволяют получить намного лучший бетон с заданными характеристиками, которые нереально получить в полевых условиях.
Таких дорог раньше много строили и в России. Вспомним, что МКАД раньше был построен из бетонных плит назывался бетонкой (сейчас так все еще продолжают называть Большое и Малое кольцо в Московской области). Однако у старой технологии был существенный недостаток: плиты разъезжались, поскольку требовали такого основания, чтобы при одна плита не осаживалась относительно другой. Особенно эта проблема возникала при эксплуатации трасс большегрузными автомобилями.
Сборка дороги из сборного цементобетона. Видны каналы и шпунты.
Сегодня проблема основания она полностью преодолена. Железобетонные плиты для дорог снабжены сквозными каналами в средней части диаметром 15- 25 мм и шпунтованными боковыми гранями. Через каналы протягивают стальные тросы, которые покрываются защитной смазкой, которая обеспечивает им защиту от коррозии, а напрягаемая арматура располагается в полиэтиленовых трубках. За счет этого напрягаемой арматуре обеспечивается свободное перемещение, как в процессе натяжения, так и при эксплуатации конструкции. Между торцами железобетонных плит помещается герметик. Себестоимость таких дорог по новой технологии в среднем в два раза ниже, чем асфальтобетонных, поскольку радикально сокращаются затраты на подготовку основания.
В США 80% покрытий дорог – цементобетон. Асфальт используют только как верхний смягчающий слой для движения. В США впервые использовали эту технологию в 1921 году. Сегодня в США тысячи «вечных» автодорог и покрытий построены из сборного преднапряженного железобетона. Бельгия построила свой первый участок дороги из напряженного железобетона в 1950 году и интенсивно использует эту технологию с 1970 года. Причем, строятся не только магистрали, но и дороги регионального и местного значения. Во Франции эту технологию впервые применили в 1947 году, а повсеместно стали внедрять с 1983 года.
Видео о том как ремонтируют цементнобетонную дорогу.
Сейчас в России жестких бетонных трасс всего 2-3%, в Германии — более 40%, причем все возводимые у нас новые дороги — асфальтовые. Возможно потому, что битум для асфальта — серьезная статья доходов нефтяного бизнеса.
Устройство дороги с асфальтобетонным (мягким) покрытием.
Самый нижний слой – слой основания – грунт, следующий слой – песок, затем идет щебень и последний верхний слой – дорожная одежда – или асфальт. Когда разрушается асфальт, возникают трещины и небольшие ямы на дороге, которые мешают передвижению, но, как говорится, «не смертельно». В любом случае асфальтобетонн это сложная смесь из битума, бетона и наполнителя. От качества ингредиентов зависит долговечность слоя, поэтому дорожники проверяют покрытия, вынимая образцы асфальта.
Мы писали о проверке асфальта в посте про лабораторию на асфальтовом заводе в Мамадыше в Татарстане.
Видео как делают асфальт для дорог.
Основание дороги.
Хорошее основание залог хорошей дороги. В зависимости от предстоящего режима эксплуатации выбирается толщина щебеночного основания, количество слоев и размер щебенки. При укладке каждый слой щебня необходимо уплотнятся катком. Для повышения качества уплотнения основание проливают водой. Отец моего друга из Калиниграда (Кёнигсберга) вспоминал. что перед укладкой брусчатки немцы проливали основание очень долго. Эти дороги простояли потом по 40 лет без ремонта.
Основание дороги из разных слоев щебенки.
Георешетки и геотекстиль.
Однако даже хорошо уложенное основание проседает: щебень уходит в песок, а песок перемешивается с грунтом, в верхнем слое появляется колея, на дороге образуются ямы.
Ямы на дороге от интенсивного движения грузовиков.
Что бы этого избежать придумали армировать и разделять слои дороги. В 70-х годах 20 века придумали иглопробивной геотекстиль (в СССР он шел под названием «Дорнит»). Этот материал использовался на границе грунта с песком и не позволял этим слоям смешиваться, кроме того, в геотекстиле использовались дренирующие свойства, и он был способен выводить воду из полотна дороги. В тот момент это была прорывная технология.
Казалось, что она решает проблему некачественных дорог раз и навсегда. Но с течением времени нагрузки на автомобильные дороги возросли и применения геотекстиля стало уже недостаточным. Тогда стали применять плоская пластиковую георешетку между слоями песка и щебня. Эта технология дает эффект «заклинивания и фиксации». Щебень попадает в решетку и создает очень плотный слой. Такой слой намного менее восприимчив к динамическим нагрузкам в различных плоскостях.
Георешетка в основании дороги надежно удерживает слой щебня.
Строительство с использованием новых материалов получило в развитых странах повсеместное распространение. Так, в Канаде, стране с похожими на российские климатическими условиями, геотекстиль применяется более чем на 90% федеральных дорог, георешетка – на более чем 60%. В США похожая картина. В Германии вообще почти 100% дорог с асфальтобенным покрытием строится с использованием геотекстиля и более 80% дорог с дополнительным армированием георешеткой.
В последнее десятилетие свою инфраструктуру начал активно развивать Китай, и там также активно используют геоматериалы. Как же обстоят дела в России? В 2011 году в РФ на федеральных дорогах 1 и 2 категории геотекстиль использовался меньше, чем в 50% случаев, а плоская георешетка – менее чем в 10% случаев! Фактически мы продолжаем строить дороги по технологиям прошлого столетия.
Укладка покрытия.
После того, как уложена основа из щебня, ее проливают специальной смоляной мастикой и приступают непосредственно к асфальтированию. Толщина асфальтобетонного покрытия так же, как и толщина щебеночного основания, зависит от интенсивности планируемой эксплуатации. Для придомовой территории обычной жилой многоэтажки, где движение фур не планируется, можно прекрасно обойтись одним слоем мелкозернистого асфальта толщиной 4-5 см. Для более серьезных условий необходимо уложить два слоя асфальта – нижний слой из крупнозернистого асфальтобетона толщиной 4-5 см, а верхний – из мелкозернистого тоже 4-5 см. Третий слой асфальта укладывается для особо напряженных дорог. Для особо напряженных дорог под асфальт укладывается армирующая металическая сетка, которая перераспределяет нагрузку в верхнем слое. Слои асфальта сцепляются между собой битумной мастикой.
Асфальтобетонная смесь готовится на асфальтовых заводах. По большему счету это огромный миксер, который смешивает компоненты асфальтобетона и разогревает их. Заводы часто делаются мобильными, что бы сократить время доставки смеси, поскольку смесь укладывается в горячем виде.
Обычно на объект смесь доставляется самосвалами. Из 1 т асфальта получается в среднем 10 м2 асфальтобетонного покрытия толщиной 4 см. Итак, асфальт привозят, затем вручную или с помощью специальных машин – асфальтоукладчиков – распределяют по заданной территории, разравнивают, планируют и уплотняют с помощью катков, виброплит, трамбовок.
Процесс укладки асфальта зависит от погоды. Нельзя укладывать асфальт в сильный дождь. Кроме того, асфальтобетонная смесь – продукт горячий. В горячем состоянии ее отгружают на асфальтобетонном заводе и как можно быстрее, не давая ей остыть, ее нужно довезти, выгрузить, укатать. Особенно это актуально для холодного времени года.
Мой отец рассказывал как после войны мальчишкой по он бегал по улицам и смотрел как работают пленные немцы. Один из них, видимо инженер, занимался асфальтированием дорог. Точнее, руководил процессом. Как то подъезжает самосвал с асфальтом. Немец достал из нагурдного кармана термометр и засунул в асфальт и говорит водиле: Температура на два градуса ниже допустимой, я класть его не буду. Ах ты фриц поганый! Я тебя до Берлина гнал, да я тебя сейчас придушу на месте! Этот асфальт я использовать не буду. Ты остановился где-то по дороге, пивка попил. Асфальт остыл. Если я его положу он через полгода слезет, рассыпется. Делай что хочешь Водила поплевался, потоптался, да уехал.
Как правиьно укладывать асфальт.
*