Причины износа дорожного полотна. Способы укрепления верхнего слоя асфальта

ОДМ 218.3.082-2016

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)".

Коллектив авторов: д-р техн. наук В.В.Ушаков, канд. техн. наук М.Г.Горячев, канд. техн. наук С.В.Лугов, инж. А.Кудрявцев.

2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Росавтодора

3 ПРИНЯТ распоряжением Федерального дорожного агентства от 03.02.2017 г. N 142-р

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1. Область применения

Настоящие рекомендации предназначены для выполнения работ по проектированию, строительству, реконструкции, капитальному ремонту, ремонту и содержанию участков автомобильных дорог федерального значения.

Методические рекомендации направлены на установление периодичности проведения работ по устройству слоёв износа и защитных слоёв, устраиваемых в процессе строительства, реконструкции, капитального ремонта, ремонта и содержания автомобильных дорог.

2. Нормативные ссылки

1. ГОСТ 33220-2015 . Дороги автомобильные общего пользования. Требования к эксплуатационному состоянию.

2. ГОСТ 9128-2009 . Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

3. ГОСТ 31015-2002 . Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебёночно-мастичные. Технические условия.

4. ГОСТ 33133-2014 . Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические требования.

5. ГОСТ Р 52128-2003 . Эмульсии битумные дорожные. Технические условия.

6. ГОСТ 33078-2014 . Дороги автомобильные общего пользования. Методы измерения сцепления колеса автомобиля с покрытием.

3. Сокращения

В настоящих рекомендациях применены следующие сокращения:

БМО: Битумоминеральные открытые смеси.

ЛЭМС: Литые эмульсионно-минеральные смеси.

ШПО: Шероховатая поверхностная обработка.

ЩМА: Щебёночно-мастичный асфальтобетон.

ЩМАС: Щебёночно-мастичная асфальтобетонная смесь.

4. Термины и определения

4.1. Автомобильная дорога - объект транспортной инфраструктуры, предназначенный для движения транспортных средств и включающий в себя земельные участки в границах полосы отвода автомобильной дороги и расположенные на них или под ними конструктивные элементы (дорожное полотно, дорожное покрытие и подобные элементы) и дорожные сооружения, являющиеся ее технологической частью, - защитные дорожные сооружения, искусственные дорожные сооружения, производственные объекты, элементы обустройства автомобильных дорог.

4.2. Асфальтобетон - уплотнённая асфальтобетонная смесь.

4.3. Асфальтобетонная смесь - рационально подобранная смесь минеральных материалов [щебня (гравия) и песка с минеральным порошком или без него] с битумом, взятых в определенных соотношениях и перемешанных в нагретом состоянии.

4.4. Битумоминеральные открытые смеси (БМО) - смеси с повышенным содержанием щебня (55-85%), обеспечивающие каркасную структуру слоя и поверхность с высокими параметрами шероховатости.

4.5. Верхний слой покрытия - конструктивный элемент верхней части дорожной одежды, непосредственно воспринимающий усилия от колес транспортных средств и подвергающийся прямому воздействию атмосферных факторов. На поверхности покрытия для продления срока его службы и восстановления транспортно-эксплуатационных качеств могут быть устроены защитные слои.

4.6. Выравнивающий слой - слой, устраиваемый на основании или существующем покрытии, в том числе после фрезерования, с целью приведения их в соответствие с требованиями к ровности, для обеспечения технологических и эксплуатационных параметров вновь устраиваемых вышерасположенных слоёв.

4.7. Дорожная одежда - конструктивный элемент автомобильной дороги, воспринимающий нагрузку от транспортных средств и передающий ее на земляное полотно.

4.8. Защитный слой - слой толщиной не более 4 см, предназначенный для защиты нижележащего слоя асфальтобетонного покрытия от непосредственного воздействия колес автомобильного транспорта и комплекса погодно-климатических факторов. Защитный слой не учитывается при расчете конструктивных слоёв дорожных одежд и подлежит периодическому восстановлению в процессе эксплуатации.

4.9. Защитный слой по технологии устройства тонких износостойких слоёв из горячих битумоминеральных смесей - слой толщиной 1,5-3,0 см с повышенными фрикционными и гидроизоляционными свойствами из горячей битумоминеральной смеси, уложенной по предварительно нанесенной мембране из битумно-латексной катионной эмульсии.

4.11. Литая эмульсионно-минеральная смесь (ЛЭМС) - смесь литой консистенции, состоящая из битумной эмульсии, каменного материала, минерального наполнителя, воды и специальных добавок, подобранных в определенных пропорциях, смешанных при помощи специализированного оборудования.

4.12. Слой износа - верхний замыкающий слой дорожной одежды, непосредственно воспринимающий воздействие колес автомобильного транспорта и погодно-климатических факторов. Подлежит периодическому восстановлению в процессе эксплуатации.

При отсутствии защитного слоя, верхний слой покрытия, выполняет функции слоя износа. В этом случае слой износа учитывается при расчете конструктивных слоёв дорожных одежд и его толщина должна быть уменьшена на величину максимально допустимой поперечной неровности по требованию действующих нормативных документов технического регулирования.

4.13. Шероховатая поверхностная обработка (ШПО) - технология устройства защитного слоя путём розлива по поверхности покрытия органических вяжущих материалов и распределения прочных каменных материалов с уплотнением.

4.14. Щебёночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) - уплотнённая щебёночно-мастичная асфальтобетонная смесь.

4.15. Щебёночно-мастичная асфальтобетонная смесь (ЩМАС) - рационально подобранная смесь минеральных материалов (щебня, песка из отсевов дробления и минерального порошка), дорожного битума (с полимерными или другими добавками или без них) и стабилизирующей добавки, взятых в определенных пропорциях и перемешанных в нагретом состоянии.

5. Общие положения

5.2. В качестве защитного слоя могут быть использованы тонкие износостойкие покрытия из горячих битумоминеральных смесей, литые эмульсионно-минеральные смеси, битумоминеральные открытые смеси (БМО) и шероховатые поверхностные обработки (ШПО).

5.3 К шероховатым поверхностным обработкам (ШПО) относятся:

- одиночная поверхностная обработка, выполненная раздельным или синхронным нанесением органического вяжущего и минерального материала;

- двойная поверхностная обработка.

5.4 Решение об устройстве защитного слоя должно приниматься на основе технико-экономического обоснования вне зависимости от стадии жизненного цикла автомобильной дороги.

5.5 Слой износа следует восстанавливать в процессе эксплуатации автомобильной дороги путем его замены на новый слой той же толщины из материалов, не уступающих по своим физико-механическим характеристикам материалу восстанавливаемого слоя.

5.6. Назначению работ по устройству слоёв износа и защитных слоев на эксплуатируемых участках автомобильных дорог должно предшествовать обследование состояния существующего дорожного покрытия.

5.7. По результатам обследования назначают подготовительные (предварительные) дорожные работы. Подготовительные дорожные работы могут включать:

Устранение мелких дефектов с малой частотой повторения (выбоин, трещин, волн, наплывов, вмятин и т.п.). Согласно ОДН 218.0.006-2002 "Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог" средневзвешенный балл такого покрытия не менее 3,5 . При этом допустимые размеры дефектов не должны превышать размеров, установленных ГОСТ 33220-2015 .

Устройство выравнивающего слоя из асфальтобетонной смеси. Назначается в случае снижения продольной ровности покрытия до предельно-допустимых значений, в соответствии с требованием ГОСТ 33220-2015 и .

Устранение колеи. Назначается согласно "Рекомендациям по выявлению и устранению колей на нежёстких дорожных одеждах" . Критерием для назначения подобных работ является снижение поперечной ровности покрытия до предельно-допустимых значений.

Фрезерование покрытия с последующей укладкой асфальтобетонных слоёв. Фрезерование на толщину слоя покрытия может выполняться при устройстве слоя износа из асфальтобетона. Такое мероприятие следует применять в случае снижения продольной и/или поперечной ровности покрытия до предельно-допустимых значений, но при требовании сохранения проектных отметок или неудовлетворительном состоянии самого покрытия (средневзвешенном балле менее 3,5) - см. табл.1.

5.8. Периодичность проведения работ по устройству слоёв износа и защитных слоёв назначают исходя из фактической среднегодовой суточной интенсивности движения в физических единицах, устанавливаемой по данным автоматизированных пунктов учёта интенсивности дорожного движения. В случае их отсутствия учёт движения следует выполнять ежемесячно по разу в будние и выходные (праздничные) дни по 2 часа непрерывного наблюдения в интервале с 10.00 до 18.00 ч. Результат 2-часового замера переводят в суточную интенсивность по формуле:

Где - суточная интенсивность движения, авт.;

- интенсивность движения 2-часового замера, авт.

Определение среднемесячной суточной интенсивности движения проводят по формуле:

Где - среднемесячная суточная интенсивность движения, авт.;

и - суточные интенсивности движения в будний и выходной (праздничный) дни соответственно, авт.;

и - количество будних и выходных (праздничных дней) в данный месяц учёта соответственно.

Определение среднегодовой суточной интенсивности движения проводят по формуле:

Где - среднегодовая суточная интенсивность движения, авт.;

- сумма среднемесячных суточных интенсивностей движения за отчётный год, авт.

Допускается устанавливать среднегодовую суточную интенсивность движения за неполный отчётный год, но не менее чем по результатам учёта за девять месяцев.

5.9. Определение интенсивности транспортного потока по наиболее загруженной полосе движения осуществляется на основе данных систематического учёта движения транспортных средств или по отдельным полосам движения, или по формуле с учётом количества полос движения:

Где - среднегодовая суточная интенсивность движения по наиболее загруженной полосе, авт.;

- коэффициент полосности (таблица 1).

Таблица 1 - Значения коэффициента полосности


Количество полос движения
Коэффициент полосности

5.10. По данным о фактической среднегодовой суточной интенсивности движения по наиболее загруженной полосе производят контроль за соответствием фактического срока службы слоя износа или защитного слоя нормативным требованиям. В случае не соответствия, выявляют причины несоответствия для принятия мер по выполнению нормативных требований к межремонтным периодам.

6. Периодичность проведения работ по устройству слоёв износа и защитных слоёв дорожного покрытия

6.1. Асфальтобетонные смеси должны соответствовать требованиям ГОСТ 9128-2009 .

6.4. Периодичность проведения работ по устройству слоёв износа и защитных слоев указана в табл.2…12.

6.5. Работы по устройству шероховатой поверхностной обработки рекомендуется выполнять на дорогах III-V категорий при интенсивности транспортного потока по наиболее загруженной полосе не более 5000 авт./сут.

Периодичность проведения работ приведена в таблице 2.

Таблица 2 - Периодичность проведения работ по устройству шероховатой поверхностной обработки


Фактическая интенсивность транспортного потока по наиболее загруженной полосе движения, авт./сут	Периодичность проведения работ для дорожно-климатических зон, годы

		средства с вашего счета списаны НЕ будут и подтверждения оплаты мы не получим. В этом случае вы можете повторить покупку документа с помощью кнопки справа. Произошла ошибка Платеж не был завершен из-за технической ошибки, денежные средства с вашего счета списаны не были. Попробуйте подождать несколько минут и повторить платеж еще раз.

Всегда удобно ехать в автомобиле по ровной и гладкой автостраде, развивая большую скорость. Отнюдь не редко качество трассы не позволяет это сделать, так как покрытие имеет отклонение от нормы и малопригодно для качественной езды. Со временем под давлением колес машин, особенно больших грузовых, влиянием неблагоприятных природных условий в виде дождя, града, резкой смены температуры, асфальтобетонный настил теряет свой первозданный вид. Покрывается мелкими трещинами, ямками, выбоинами, что укорачивает время качественной работы автотрассы. Езда по таким изношенным дорогам ведет к порче автомобилей и даже может привести к аварии.

Причины разрушения

В результате использования покрытий из асфальтобетона, они подвергаются различным деформациям. Износ дорог образуется из-за внешних и внутренних воздействий на . Дефекты на покрытии от влияния внешних факторов включают в себя:

силовые нагрузки от автомобильных колес;
атмосферные осадки (дождь, температурные изменения, оттаивание, снег, замораживание).

Основные причины разрушений — несоблюдение технологии укладки или ремонта дорожного полотна и воздействие автомобилей.

Внутренние факторы, связанные с разрушением асфальтобетонного покрытия, возникают вследствие неправильного составления проекта для дорог, их строительства и ремонта:

К разрушению дорожной поверхности приводит неправильное проектирование асфальтобетонной автомобильной трассы. Неточно проведенные исследования, расчеты и допущенные ошибки при определении интенсивности потока транспортных средств могут способствовать образованию дефектов на дороге из асфальтобетона и привести к разрушению дорожного сооружения, а именно: нарушится целостность асфальтного слоя на дорожных покрытиях; грунт основания просядет; снизится прочность грунтовой подушки; последует износ асфальтобетонного настила.
Применены старые методики и выбраны материалы низкого качества при работе с покрытием из асфальтобетона. Совсем недавно, для монтажа, укладки асфальтного раствора и ремонта трасс использовали горячие , в состав которых входил некачественный битум. Он вызывал повреждения дорожного настила и ухудшал прочностные характеристики готовой смеси для асфальтирования дорожной поверхности. Однако строительство не стоит на месте, и уже сегодня разрабатываются и внедряются новейшие полимерно-битумные материалы, способные значительно повысить свойства материала и будущей трассы. Большую популярность приобрели различные добавки в смесь для: улучшения сцепления, повышения стойкости к воздействию воды и образованию трещин. Благодаря этим добавкам обеспечивается стойкость дорожного полотна к минусовым температурам. Чтобы избежать дефектов и износа дорожного полотна, следует не только применять новые смеси для укладки асфальта, но и выбирать новые технологии, которые позволят стабилизировать и укрепить ослабшие подвижные почвы основания. Чтобы предотвратить разрушения покрытий, используют армирующую сетку, которая усилит дорожную конструкцию и увеличит продолжительность срока эксплуатации асфальтированного полотна.
Дефекты и износ на асфальтобетонном покрытии возникают вследствие неправильного технологического процесса при возведении дорожной конструкции. Разрушения образовываются из-за допущенных ошибок при укладке асфальта и ремонте трассы. Способствуют возникновению дефектов нарушения правил перевозки асфальтобетонного раствора, в результате чего, смесь подается неправильной температуры. При уплотнении уложенной смеси не были удалены пузырьки воздуха или, наоборот, раствор был слишком уплотнен, тогда асфальтированное полотно начнет трескаться и расслаиваться. Разрушения трассы могут возникнуть в результате некачественной подготовки земельного полотна и работ по укладке дорожного сооружения.
Дефекты на дорожном покрытии чаще всего образовываются в результате погодных условий, когда во время дождей влага проникает в асфальтированное полотно, а жаркие лучи солнца портят верхний слой трассы – осуществляется ухудшение прочности асфальтобетона, что приводит к образованию выбоин. В период минусовых температур собравшаяся влага в слоях асфальтобетона способна увеличиваться в объеме и тем самым разрушать структуру и уплотнение асфальта.
В результате больших нагрузок от транспортных средств происходит разрушение дорожного полотна. Высокие нагрузки на поверхность трассы обусловлены интенсивным потоком транспортных средств, в результате чего, норма пропускной способности за 24 часа превышается и как последствие – ресурс полотна трассы снижается. Повышение осевой нагрузки вследствие эксплуатации дорожного покрытия транспортными средствами большой грузоподъемностью, приводит к разрушениям асфальтобетонного полотна, образованию колеи и трещин.

Повреждения дорожного покрытия из асфальтобетона могут происходить вследствие комплексного влияния внешних и внутренних факторов.

Основные виды дефектов

Типичные дефекты автомобильных дорог.

Асфальтобетонные повреждения бывают следующих видов:

Пролом. Представляет собой прорези на асфальтированном участке, где проходит поток транспортных средств. Если вовремя не залатать трещины, они способны увеличиться в размерах и превратиться в пролом большого диаметра.
Истечение срока службы. Разрушения, связанные с продолжительной эксплуатацией полотна, на котором не осуществлялся ремонт, сказываются на толщине слоя асфальтобетона.
Уменьшение прочности асфальтобетона. В результате больших нагрузок от тяжеловесных грузовых автомобилей образуется просадка полотна и разрушение верхнего слоя покрытия в виде неровностей, выбоин и колеи.
Выбоины. Разрушения в виде выбоин – это углубления с резким обрывом края, которые происходят из-за неправильной кладки асфальтобетона с использованием материалов низкого качества.
Шелушение. Образование шелушений на дорожной поверхности вследствие отделения из верхнего слоя частиц покрытия. Образуется из-за постоянных переменных воздействий на дорожную поверхность мороза и оттепели.
Климатические воздействия. В период таянья снежных масс образуется большое количество жидкости, которая способна разрушить полотно трассы, что влечет за собой снижение прочностных характеристик асфальтобетона.
Выкрашивание. Возникает этот тип повреждений вследствие нарушения укладки или ремонта дорожного полотна, а именно работы при атмосферных осадках или минусовых температурах.
Трещины. Образуются щели на дорожной поверхности в результате резкой перемены температурного режима.
Просадка. Возникает просадка из-за выбранных материалов низкого качества для укладки полотна, а также в результате недостаточного уплотнения асфальтной смеси или почвы.

Постоянное воздействие колес приводит к постепенному накоплению различных дефектов, а затем и к разрушению дорожных одежд или верхнего слоя.

По мере износа толщина дорожных одежд может оказаться меньше требуемой. В этом случае на поверхности покрытия образуются просадки, впадины, колеи, проломы. Гравийные лесохозяйственные дороги изнашиваются, на 2-7 мм в год в зависимости от прочности гравия, щебеночные - на 5-8 мм. Износ крупноскелетного покрытия из средних известняков и однородных горелых пород такой же, как на гравийных дорогах. При использовании котельного шлака, ракушки, неоднородных горелых пород износ значительно выше и для кирпичного щебня доходит до 25 и котельного - до 50-60 мм. При 1 мм износа потеря дорожного материала на 1 км составляет столько кубометров, сколько метров ширины имеет дорога.

Просадки и впадины образуются из-за местного снижения прочности грунта основания обычно вследствие переувлажнения весной и образования пучин в зимнее время. Причинами образования просадок являются недостаточное уплотнение земляного полотна при строительстве и движение тяжелых автопоездов, на воздействие которых дорога при проектировании не рассчитывалась. Колеи образуются на плохо укатанных дорожных одеждах от местного уплотнения, вызванного систематическим движением колес по одному следу. Под воздействием движения колес с колеблющимся на рессорах грузом на покрытии возникают выбоины и волнистости. На развитие неровностей оказывают влияние и климатические факторы, которые способствуют ослаблению связанности и прочности дорожных одежд. Так, вследствие насыщения влагой осенью и замерзания в начале зимы камни слабых пород разрушаются, что приводит к ослаблению дорожных одежд. При воздействии колес на проезжую часть наблюдаются истирание, раздавливание, разбивание, сдвиг частиц и даже вырывание отдельных частиц и разуплотнение покрытия. В результате воздействия всех факторов дорога постепенно разрушается, если не проводят своевременно ремонты.

Проезжая часть неулучшенной грунтовой дороги состоит из того же грунта, что и земляное полотно, но более уплотненного под действием движения. В сухую погоду такое полотно изнашивается с интенсивным образованием пыли, а во время дождя размывается водой, под действием автотранспорта на поверхности образуются колеи. Дороги с проезжей частью из грунта, укрепленного какими-либо добавками, также имеют недостаточную износостойкость, поскольку и на них образуются колеи и выбоины, хотя и в меньшей степени.

Выравнивают поверхность грунтовой дороги грейдерами, а при их отсутствии - металлическими утюгами в виде двух металлических ребер, буксируемых за машиной. При частых и своевременных утюжках летом грунтовую дорогу можно поддерживать в ровном состоянии. Утюжку следует производить в тот момент, когда грунт после увлажнения (дождя) начинает просыхать, но еще свободно срезается и передвигается утюгом, не прилипая к нему. Этот способ позволяет устранить только небольшие неровности. Восстановить поперечный профиль и уничтожить глубокие колеи, ямы и выбоины можно только грейдером. Планировку и профилировку, грейдером выполняют при более сухом состоянии грунта, но влажность должна быть достаточной для свободного срезания и перемещения его по ножу грейдера. При углублении колеи до 3-4 см планировку поверхности дороги целесообразно осуществлять грейдером.

Высокая запыленность воздуха снижает скорость движения и вызывает износ двигателей, трансмиссии и ходовых частей автомобилей. Пыльность дорог в летнее время можно устранить или значительно снизить обработкой грунтовой поверхности различными материалами. Наиболее эффективным и часто применяющимся является хлористый кальций, который разливают в виде 20-30%-ного раствора или распределяют в виде порошка. Расход соли составляет 0,5-1 кг/м 2 при первичной обработке и 0,2-0,5 кг/м 2 при последующих. Срок действия обеспыливания составляет 2-2,5 месяца. Хороший обеспыливающий эффект дает обработка грунтовой поверхности сульфитно-спиртовой бардой к сульфитно-целлюлозными щелочами.

Щелок предварительно нейтрализуют добавкой 0,6% (по весу) извести и разливают в норме 2- 3 л/м 2 . Обработанная поверхность становится более твердой и блестящей. При небольших дождях сульфитный щелок растворяется, но по мере просыхания дороги вновь затвердевает. Он полностью вымывается только при продолжительных дождях. Сульфитноспиртовую барду применяют в виде жидкого 30%-ного концентрата и при первом розливе расходуют в количестве 1,5 л/м 2 (при последующих 1 л/м 2). В порошкообразном виде барду рассыпают из расчета 0,5 л/м 2 . Как и щелок, барда постепенно растворяется в воде, и обеспыливающий эффект снижается. Для обеспыливания можно использовать также сырую нефть. Рекомендуемая норма розлива нефти 2 л/м 2 ; срок обеспыливающего действия 30-60 сут.

Содержание и ремонт гравийных покрытий во многом аналогичны содержанию и ремонту грунтовых дорог. Под действием движения на гравийных дорогах возникают волны, гребенки, колеи, выбоины. Следовательно, и в этом случае основные работы заключаются в восстановлении ровности покрытия. Первую профилировку и планировку гравийных дорог осуществляют весной, как только дорожные одежды оттаивают на 15-20 см, затем рассыпают гравий для возмещения износа; особенно это необходимо при недостаточной толщине дорожных одежд. Тщательную профилировку осуществляют перед окончательным высыханием покрытия для устранения всех колей и неровностей. В течение лета профиль покрытия искажается; для его восстановления гравийную кору вскирковывают, а затем грейдером профилируют.

Ниже приведены некоторые характерные неисправности и способы их устранения.

Зачастую появляются катающиеся на поверхности или выступающие из покрытия крупные камни щебня или гравия. Такое явление наблюдается в тех случаях, когда в верхнем слое гравийного материала имеются крупные частицы - более 25-30 мм. В целях борьбы с катуном сверху укладывают дополнительный тонкий слой одежды из мелкого гравия, желательно из оптимальной смеси.

Расстройство поверхности в сухую погоду свидетельствует о недостатке в гравии связующего материала, т. е. глинистых частиц. Для борьбы с таким явлением лучше всего полить поверхность гравийного материала 3%-ным раствором хлористого кальция, который увеличивает связность и уменьшает пылеобразование. Можно также вскирковать верхний слой и внести в него небольшую добавку (5-7% веса слоя) суглинистого грунта, а затем гравийные одежды снова укатать во влажном состоянии.

Накатка мелкой волнистости на поверхности обычно свидетельствует об избытке мелких частиц или округлого материала в гравийном слое. Для борьбы с таким явлением следует вскирковать слой и добавить в гравий более крупные (10-20 мм) частицы угловатой неокатанной формы или срезать гребни и сделать профилировку поверхности.

Если во время дождя поверхность гравийной дороги затягивается тонкой пленкой глинистого раствора, то это указывает на избыток в гравийном материале мелких грунтовых частиц - пылеватых и глинистых. В этом случае лучше всего вскирковать верхний слой и добавить свежегашеную или негашеную известь в количестве 3% веса обрабатываемого слоя.

Сухие проломы коры свидетельствуют обычно о недостаточной для автопоездов толщине покрытия. Следовательно, необходимо увеличить толщину гравийного слоя. Крупные просадки и волны при достаточной толщине покрытия свидетельствуют о плохом уплотнении насыпи или о наличии в теле насыпи грязевых мешков. В этом случае необходимо проверить достаточность высоты насыпи над уровнем грунтовых вод и обеспеченность водоотвода, а также доуплотнить покрытие укаткой тяжелыми катками на пневматиках. Если крупные просадки и волны появляются вновь, то необходимо сделать в насыпи поперечные прорези для ее просушивания, заложить внутрь прорезей фашины и закрыть их сухим грунтом, восстановить покрытие.

Местные разрушения покрытия с образованием ям свидетельствуют о плохом перемешивании смеси, а на щебеночных дорогах - о плохом расклинивании щебня. В этом случае выполняют ямочный ремонт: из ям удаляют грязь и осуществляют раскирковку гравия или щебня, причем яме придают отвесные стенки. Полученный при раскирковке материал укладывают на дно, а сверху добавляют завезенный гравий требуемого состава. Слой уплотненного материала в яме должен быть на 1-2 см выше покрытия с учетом последующего доуплотнения.

Обеспыливание гравийных дорожных одежд проводят теми же материалами, что и грунтовых дорог. Ремонт дорожных покрытий из укрепленного и стабилизированного грунта большей частью сводится к ремонту поверхностной обработки. В распоряжении ремонтной бригады должен быть передвижной (прицепной) битумный котел для разогрева битума до рабочей температуры. Разрушенный слой поверхностной обработки раскирковывают, удаляют пыль и грязь; выбоину смазывают горячим битумом по норме 0,5-0,8 л/м 2 . После высыхания слоя контакта повторно разливают битум и рассыпают на него мелкий каменный материал для образования слоя поверхностной обработки; технология та же, что и при устройстве новых слоев.

При разрушении слоя грунтоцемента или грунтобитума раскирковывают участок дорожных одежд и придают ямам в плане прямоугольную форму, дно и стенки очищают от пыли и мелочи и заполняют новой грунтоцементной или грунтобитумной смесью. Если в покрытии присутствует грунтоцемент или грунтоизвесть, то необходима передвижная, смонтированная на автомашине бетономешалка для приготовления смеси грунта с цементом или известью; смесью заполняют образовавшиеся ямы и выбоины. При наличии грунтобитума смесь можно приготовлять на месте, но в этом случае требуется передвижной котел для разогрева битума.

Износ дорожного покрытия - серьезная проблема для россиян. Дискомфорт во время езды, поломки, опасность – все это влечет за собой износ дорожной одежды.

Любое покрытие не идеально. Так или иначе, его приходится время от времени заменять. Хотя срок службы российских дорог намного меньше, чем заграничных, поскольку их качество хуже.

Есть много причин возникновения дорожного износа. Основная из них - постоянное движение транспорта, особенно крупногабаритного. Чем хуже по качеству дорожное покрытие, тем больше количество проехавшего транспорта влияет на степень износа. Дороги, покрытые битумными смесями, например асфальтом, могут размягчаться в жаркую погоду. Как результат - волны и наплывы от воздействия транспорта. В зимний период, из-за холода, дорожное покрытие может наоборот потрескаться.

Там, где дорожное полотно сопрягается с обочинами, возможны повреждения кромки проежджей части; это касается тех случаев, когда не установлены укрепительные полосы.

Бетонные и каменные сооружения со временем выветриваются. Попавшая в поры и трещины камня воды может замерзнуть и расширяться, вследствие чем каменная кладка может разрушиться.

Нельзя избежать износа, каким бы качественным ни было покрытие. Если оно устроена без применения вяжущих веществ, частицы могут выбиваться колесами в сухую погоду, или вымываться водой в дождливую. Те покрытия, которые построены с использованием вяжущих органических веществ, изнашиваются в ходе истирания поверхности движущимся транспортом.

Для того, чтобы правильно и своевременно восстановить дорожное покрытие, необходимо рассчитать степень его износа. Например, износ покрытия за год можно найти на формуле a+BT, где а - это износ под влиянием дождя и других атмосферных явлений, B-параметр износа, а T - грузонапряженностью, измеряется в миллионах тонн брутто за год, за исключением зимы.

Если известен коэффициент прочности, то можно без проблем назначить дорожно-строительные мероприятия в соответствии с требованиями, которые выдвигаются к движению. Более качественное покрытие служит дольше, и ремонтировать его надо реже.

Известны такие дефекты дорожного покрытия, как ямы, трещины. Часто встречаются наплывы, когда уровень асфальта резко меняется, или длинные глубокие западины, образованные фурами. От водителя требуется внимательно следить за дорогой, и при возможно выбирать пути объезда проблемных мест.

Наибольшее влияние на износ покрытий оказывают движущиеся автомобили. Под нагрузкой, передаваемой на колесо, шина деформируется (рис. 6.7). При этом на участке входа шины в зону контакта с покрытием в шине происходит сжатие, а на выходе из контакта - расширение. Путь, проходимый точкой на шине в плоскости контакта ℓ 1 , меньше, чем вне его ℓ. Поэтому в плоскости контакта точка движется с ускорением, большим по сравнению с тем, как она двигалась до входа в контакт с покрытием. В то же время угловая скорость a в секторах практически одна и та же. Поэтому точка проходит по покрытию путь определённой длины с проскальзыванием вместо одного качения.

Под действием этих усиленных касательных напряжений в плоскости следа происходит истирание покрытия и шины автомобиля. Наибольшие касательные усилия и наибольший износ возникают при торможении автомобиля. Износ при движении грузовых автомобилей примерно в 2 раза больше, чем при движении легковых. Чем больше прочность материала покрытия, тем меньше и равномернее по ширине износ покрытия. На покрытиях из малопрочных материалов интенсивность износа значительно выше, чаще образуются колеи и выбоины. Применение изверженных пород для щебня взамен осадочных уменьшает износ на 60 %. Увеличение содержания битума с 5 до 7 % снижает износ на 50-80 %.

Таблица 6.5

Наиболее распространенные деформации и разрушения цементобетонных покрытий автомобильных дорог

Вид	Характеристика и характер распространения	Наиболее вероятные причины возникновения
А. Деформации и разрушения покрытия
Трещины	1. Поперечные сквозные:
а) технологические	Несвоевременная и некачественная нарезка деформационных швов
б) эксплуатационные	Изменение температуры покрытия при большем, чем допустимо, расстоянии между швами сжатия и расширения; эксплуатация транспортными средствами с нагрузками, превышающими несущую способность покрытия; приложение нагрузки при слабом контакте покрытия с основанием
	2. Поперечные поверхностные	Воздействие транспортных средств при короблении плит от неравномерного распределения температуры по толщине покрытия
	3. Поперечные на краевых участках плит вдоль швов	Некачественная нарезка деформационных швов; неправильная установка штыревых соединений
	4. Продольные сквозные	Дефекты в устройстве продольных швов; неоднородные деформации земляного полотна
	5. Косые на угловых участках плит	Недостаточный контакт плиты с основанием; повышенные напряжения в плите при проезде транспортных средств
	6. Волосные усадочные	Неудовлетворительный подбор состава бетонной смеси; несоблюдение правил ухода за бетоном покрытия; недостаточный защитный слой бетона над арматурой
Вертикальные смещения плит	Образование неровностей (уступы, просадки)	Некачественное уплотнение подстилающего грунта или основания; пучение грунта зимой; вымывания материала основания из-под покрытия
Разрушение кромок плит	Местное смятие и обрушение поверхности кромок в зоне деформационных швов. Скалывание краевых участков плит	Отсутствие швов расширения; засорение деформационных швов; наличие уступов между соседними плитами
Разрушение заполнителя швов	Выкрашивание герметизирующего материала, удаление его из шва колесами автомобилей	Старение герметизирующего материала; плохая деформативность при отрицательных температурах; низкая термоустойчивость; значительные вертикальные и горизонтальные смещения кромок плит
Коробление плит	Потеря продольной устойчивости плит покрытия	Отсутствие свободы перемещения плит при температурных напряжениях; некачественное выполнение стыковых соединений; высокие годовые колебания температуры воздуха
Б. Деформации и разрушения поверхности плит при достаточной прочности дорожной одежды
Износ (истирание)	Уменьшение толщины покрытия при воздействии транспортных средств. Возникает на участках торможения автомобилей, на спусках, перед кривыми, на перекрёстках, на участках с интенсивным тяжёлым движением	Недостаточная износостойкость покрытия
Шелушение и выкрашивание	Отслоение чешуй цементного камня с последующим выкрашиванием заполнителя на глубину до 40 мм: Сплошное Очаговое Вдоль швов	Нарушение технологии приготовления и укладки бетонных смесей; низкое качество ухода за твердеющим бетоном; использование противогололёдных химических реагентов, раннее замораживание бетона покрытия; сочетание интенсивного приложения колесных нагрузок (особенно с шипованными шинами) с частыми циклами попеременного замораживания и оттаивания бетона
Выбоины	Местные разрушения покрытия овальной и круглой формы диаметром 5-10 см в плане и глубиной до 10 см	Недостаточное сопротивление покрытия касательным усилиям от транспортных средств; непрочное сцепление цементного камня с заполнителем; наличие грязного и неморозостойкого заполнителя в бетоне; низкое качество уплотнения отдельных участков покрытия
Раковины	Местные разрушения покрытия. Имеют такую же форму, как и выбоины, но меньших размеров	Применение неморозостойких крупных заполнителей; некачественная отделка поверхности покрытия и недоуплотнение бетонной смеси
В. Разрушение дорожной одежды
Проломы	Полное разрушение дорожной одежды с резким искажением поперечного профиля	Низкая прочность дорожной одежды в сравнении с требуемой по условиям движения
Просадки и вспучивание	Резкие искажения профиля покрытия, сопровождающиеся продольными и косыми пересекающимися трещинами	Переувлажение грунтов земляного полотна; наличие пучинистых грунтов; глубокое промерзание земляного полотна

Рис. 6.7. Деформации шины колеса, способствующие износу покрытия:

А - зона сжатия, Б - зона растяжения

Износ покрытия в пределах проезжей части и толщины покрытий происходит неравномерно и на покрытии образуются колеи истирания по полосам наката, глубина которых может колебаться от нескольких миллиметров до 40-50 мм. В таких колеях во время дождя создается значительный слой воды, что проводит к снижению сцепных качеств покрытия и аквапланированию.

Средняя величина износа по всей площади покрытия h СР, мм, составляет:

h СР = k×h Н, мм, где (6.1)

k - коэффициент неравномерности износа, в среднем равен 0,6-0,7;

h Н - величина износа в полосе наката, мм.

Для усовершенствованных покрытий износ измеряют в мм, а для покрытий переходного типа также и по объему потери материала в м 3 /км.

Особенности износа шероховатых дорожных покрытий. Износ шероховатой поверхности дорожных покрытий проявляется в уменьшении высоты и в шлифовании неровностей макрошероховатостей. Уменьшение макрошероховатости покрытий под действием колёс автомобилей происходит в два этапа (см. рис. 7.3). На первом этапе сразу после окончания строительства шероховатость покрытия уменьшается за счёт погружения зёрен щебня слоя износа в нижележащий слой покрытия. Величина этого погружения зависит от интенсивности и состава движения, размера щебня и твёрдости покрытия. Твердость покрытия оценивают глубиной погружения иглы твердометра и для асфальтобетонных покрытий делят на: очень твёрдые - 0-2 мм; твёрдые - 2-5 мм; нормальные - 5-8 мм; мягкие - 8-12 мм; очень мягкие - 12-18 мм. Цементобетонные покрытия обладают абсолютной твёрдостью.

Определение износа покрытий расчётом. Среднее значение уменьшения толщины дорожных покрытий в год вследствие износа может быть определено по формуле проф. М.Б. Корсунского (следует отметить, что указанные исследования выполнялись более 50 лет тому назад и количественные значения их результатов мало применимы к современным дорогам и автомобилям):

h = a + b×B (6.2)

h = a + , где (6.3)

h - годовой износ покрытия, мм;

а - параметр, зависящий в основном от погодоустойчивости покрытия и климатических условий;

b - показатель, зависящий от качества (в основном прочности) материала покрытия, степени его увлажнения, состава и скорости движения;

В - грузонапряжённость движения, млн. брутто-тонн в год; N»0,001×В (N - интенсивность движения, авт./сут).

Износ покрытия за Т лет с учётом изменения состава и интенсивности движения в перспективе по геометрической прогрессии можно определить по формуле

h Т = a×T + × , где (6.4)

h Т - износ покрытия за Т лет, мм;

N 1 - интенсивность движения в исходном году, авт./сут;

К=1,05-1,07 - коэффициент, учитывающий изменение в составе движения;

q 1 - показатель ежегодного роста интенсивности движения, q 1 >1,0.

Значения параметров a и b приведены в табл. 6.6.

В последние годы для повышения устойчивости движения автомобилей стали применять шины с шипами или цепями. Опыт показывает, что это резко увеличивает износ покрытий на дорогах.

Таблица 6.6

Примечания. 1. Средние значения а и b принимают для дорог, расположенных в зоне умеренного увлажнения (III дорожно-климатическая зона) и построенных из каменных материалов, удовлетворяющих требованиям стандартов. 2. Для дорог с усовершенствованными покрытиями, расположенных в зоне избыточного увлажнения (II дорожно-климатическая зона), принимают верхние пределы, а для дорог, расположенных в районах с сухим климатом (IV и V дорожно-климатические зоны), - нижние пределы значений а и b. 3. Для дорог с щебёночными и гравийными покрытиями, расположенных в зоне избыточного увлажнения, принимают нижние пределы, а в районах с сухим климатом - верхние пределы а и b. 4. Если ширина проезжей части превышает 7,0 м, то значение b уменьшают на 15 %, а если она меньше 6,0 м, то b увеличивают на 15 %.

В момент соприкосновения с покрытием каждый шип наносит удар с большой скоростью. Шип имеет очень маленькую массу, но многократное повторение этих ударов по одному месту способствует ослаблению верхнего слоя покрытия. Большее истирающее воздействие оказывает шип, выходящий из зоны контакта, где шина вместе с шипом проскальзывает по поверхности покрытия, истирая его.

Продолжительность износа асфальтобетонных покрытий при эксплуатации шин с цепями и шипами сокращается в 2-3 раза. Даже на покрытиях из высокопрочного литого асфальтобетона на автомагистралях ФРГ, по которым движутся автомобили, оснащённые шинами с шипами, через 1-2 года образуются колеи по полосам наката глубиной до 10 мм.

Поэтому в условиях эксплуатации дорог России использование шин с шипами и цепями противоскольжения на дорогах общего пользования должно быть строго ограничено.

В качестве критерия предельного состояния дорожного покрытия по износу может быть принята величина допустимого износа Н И: для асфальтобетонных покрытий 10-20 мм; для щебёночных и гравийных, обработанных органическими вяжущими - 30-40 мм; щебёночных из прочного щебня - 40-50 мм, гравийных - 50-60 мм.

Исходя из этого дорожно–эксплуатационные организации при приёмке дорог после строительства или ремонта с усилением должны требовать от строителей, чтобы покрытие имело толщину больше расчётной из условия прочности на величину допустимого износа, т.е.

h П = h ПР + H И, мм, где (6.5)

h ПР - расчетная толщина покрытия из условия прочности дорожной одежды, мм.

Измерение износа . Ежегодный износ в долях мм цементобетонных, асфальтобетонных и других монолитных покрытий измеряют при помощи реперов, закладываемых в толщу покрытия, и износомера. При этом способе измерения износа в покрытие предварительно закладывают реперы-стаканчики из латуни. Дно стаканчика служит поверхностью, от которой выполняют отсчёт.

Износ определяют также с помощью пластин (марок) трапецеидальной формы из известняка или мягкого металла, заделываемых в покрытие и истирающихся совместно с ним. Для определения износа покрытий могут быть использованы различного рода электрические или георадарные приборы, применяемые для измерения толщины слоёв в слоистых полупространствах.

Располагая данными о фактическом износе покрытия и предельно допустимом износе, определяют коэффициент изношенности покрытия.