Коэффициент сцепления бетона и асфальта

Обновлено: 26.04.2024

Участки прямые или на кривых радиусами 1000 м и более, горизонтальные или с продольными уклонами не более 30‰, с элементами поперечного профиля, соответствующими нормами таблицы 5.12, с укрепленными обочинами, без пересечений в одном уровне, при коэффициенте загрузки не более 0,3

Участки на кривых в плане радиусами от 250 до 1000 м, на спусках и подъемах с уклонами от 30‰ до 60‰, участки в зонах сужений проезжей части (при реконструкции), а также участки дорог, отнесенные к легким условиям движения, при коэффициенте загрузки в пределах 0,3-0,5

Участки с видимостью менее расчетной; подъемы и спуски с уклонами, превышающими расчетные; зоны пересечений в одном уровне, а также участки, отнесенные к легким и затрудненным условиям, при коэффициенте загрузки свыше 0,5

Примечание - Коэффициенты сцепления установлены динамометрическим прицепным прибором ПКРС-2 (ГОСТ 30413) без учета их снижения в процессе эксплуатации дороги. При использовании других приборов (в частности, портативных) их показания должны быть приведены к показаниям прибора ПКРС-2.

устройством шероховатой поверхности способом поверхностной обработки или втапливанием щебня марки по прочности не ниже 1000;

устройством покрытий из щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей и смесей типов А и Г с использованием щебня марки по прочности не ниже 1000 и дробленого песка изверженных горных пород;

8.17 Крупношероховатые поверхности с высотой выступов 10-12 мм, получаемые путем поверхностной обработки с применением щебня размером 25-35 мм, рекомендуется предусматривать для устройства поперечных ("шумовых") полос на подходах (на расстоянии 250-300 м) к опасным участкам дорог. Ширину поперечных полос принимают 5-7 м, расстояние между полосами - от 30 м в начале до 10-15 м в конце. В промежутках между полосами покрытие должно иметь шероховатую поверхность с параметрами, соответствующими опасным условиям движения (по таблице 8.5).

отклонениями (амплитудами) высотных отметок точек профиля, полученных нивелированием с шагом 5 м или профилометром;

Требования к показателям ровности по методу амплитуд и международному индексу ровности IRI для оснований и покрытий из асфальтобетона, цементобетона и из каменных материалов и грунтов, обработанных вяжущими, приведены в таблице 8.6.

сборные покрытия из железобетонных или предварительно напряженных железобетонных и армобетонных плит.

8.20 Толщину бетонных покрытий назначают по расчету с учетом вида оснований, но не менее приведенной в таблице 8.7.

8.21 В бетонном покрытии предусматривают поперечные и продольные швы. К поперечным относятся швы расширения, сжатия, коробления и рабочие. Система их расположения определяется с учетом климатологических и технологических особенностей условий строительства. Пересечение продольных и поперечных швов рекомендуется предусматривать под прямым углом. Расстояние между швами сжатия (длину плит) определяют расчетом.

Допускается назначать длину плит в зависимости от толщины покрытия с учетом климата согласно таблице 8.8.

Примечание - Континентальный климат характеризуется разницей между максимальной и минимальной температурами воздуха за сутки более 12 °С при повторяемости более 50 раз в год.

8.22 Покрытия из сборных железобетонных плит на автомобильных дорогах предусматривают для сложных природных условий или при высоких насыпях, когда трудно обеспечивать стабильность земляного полотна.

8.23 В основаниях из бетона класса В12,5 (B_fb1,6) и выше необходимо предусматривать продольные и поперечные швы сжатия и расширения.

8.24 Конструкции дорожных одежд со сборным покрытием из железобетонных и армобетонных плит допускается принимать на основе технико-экономических обоснований в районах со сложными инженерно-геологическими, гидрогеологическими и климатическими условиями с учетом ГОСТ 27751.

8.25 Плиты сборного покрытия принимают по типовым проектам или по условиям прочности и трещиностойкости на действие колесной нагрузки и собственной массы плит при подъеме их за монтажные устройства и при укладке в штабеля и на транспортные средства.

8.26 Под сборные покрытия, укладываемые на песчаное основание, целесообразно устраивать сплошную прослойку из полотен геотекстиля на всю ширину покрытия с запасом по 0,5 м с каждой стороны и выпусками шириной 0,75 м от поперечных швов покрытия на откосы. При ширине плит более 1,5 м допускается устройство прослоек из полос геотекстиля шириной не менее 0,75 м под швами и кромками покрытия.

8.27 На дорогах категорий I-III с насыпями высотой более 3 м из крупнообломочных грунтов с размерами обломков более 0,2 м, с насыпями на болотах при частичном выторфовывании высотой более 5 м из любых грунтов, у путепроводов через железные дороги в пределах до 200 м независимо от высоты насыпи, а также на участках дорог, где ожидаются неравномерные осадки земляного полотна, рекомендуется устраивать цементобетонные покрытия, армированные сетками.

8.28 При конструировании жестких дорожных одежд с верхним слоем из асфальтобетона должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие замедление процесса возникновения отдельных температурных трещин в покрытии, в том числе с использованием армирующих геосеток и геокомпозитов (приложение Д).

8.29 К нежестким следует относить все конструкции дорожных одежд, не отвечающие признакам, указанным в 8.19. Нежесткие дорожные одежды капитального и облегченного типов с усовершенствованным покрытием предусматривают с таким расчетом, чтобы за расчетный срок службы конструкции, возникающие деформации и разрушения могут быть устранены плановыми ремонтами исключительно покрытия.

8.30 Нежесткие дорожные одежды на полосах движения проезжей части следует рассчитывать на прочность с учетом кратковременного многократного действия подвижных нагрузок. Продолжительность действия нагрузки принимают равной 0,1 с и в расчет вводят соответствующие этой продолжительности значения модулей упругости и прочностных характеристик материалов и грунта.

Дорожную одежду на стоянках автомобилей и обочинах дорог рассчитывают на продолжительное действие нагрузки (длительностью не менее 10 мин) без учета повторности нагружения.

Дорожные одежды на остановках общественного транспорта, на подходах к перекресткам дорог и к пересечениям с железной дорогой следует рассчитывать как на многократное действие кратковременной нагрузки, так и на продолжительное нагружение, выбирая более мощную конструкцию.

8.31 Расчет нежестких дорожных одежд при кратковременном действии нагрузки следует выполнять по трем критериям прочности: упругому прогибу всей конструкции, сопротивлению сдвигу в грунте и в слабосвязных слоях дорожной одежды, сопротивлению монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе под расчетной нагрузкой.

Расчет нежестких дорожных одежд на длительное действие нагрузки выполняют по сдвигу в грунте и в слабосвязных слоях дорожной одежды.

8.32 Напряжения и деформации нежестких дорожных одежд и земляного полотна под действием расчетной нагрузки определяют с применением методов теории упругости для слоистого полупространства с учетом расчетных условий на контактах слоев. Допускается приводить многослойные дорожные одежды и земляное полотно к двум- и трехслойным расчетным моделям.

8.33 Независимо от результатов расчета на прочность дорожной одежды толщины конструктивных слоев в уплотненном состоянии следует принимать не менее приведенных в таблице 8.9.

Рассмотрены изменения величины коэффициента сцепления под влиянием различных факторов, проведен анализ изменений. Подробно представлена зависимость коэффициента сцепления от состоя-ния вида дорожного покрытия, от скорости автомобиля для покрытий с различной шероховатостью. Представлен коэффициент сцепления для различных дорожных покрытий, находящихся в удовле-творительном состоянии, а также в зимних условиях. Условия движения в период действия неблагоприятных метеорологических явлений значительно сложнее, чем при сухом, чистом покрытии и обочинах. Эти различия определяются снижением сцеп-ных качеств покрытия, изменением взаимодействия автомобиля с дорогой, ухудшением ровности по-крытия под влиянием осадков, гололеда, тумана, повышенной влажности воздуха и других факторов. Состояние поверхности автомобильных дорог оценивается качественными характеристиками: сухое, влажное, мокрое, заснеженное, гололед. Представлены показатели надежности контакта автомобиль-ной шины с дорожным покрытием.

1. Евтюков С.А., Васильев Я.В. Дорожно-транспортные происшествия: расследование, реконструкция, экспертиза / под общ. ред. С.А. Евтюкова. - СПб. : ДНК, 2008. - 392 с.

4. Евтюков С.А., Медрес Е.П. Проектирование и строительство облегченных насыпей с применением EPS-блоков // Автомобильные дороги. - 2007. - № 10. - С. 73-75.

5. Евтюков С.А. [и др.] Строительство, расчет и проектирование облегченных насыпей. - СПб. : Петрополис, 2009. - 260 с.

Введение

Дорожные условия оказывают значительное влияние на сцепные качества покрытий автомобильных дорог, влияние на режим и безопасность движения как отдельных автомобилей, так и всего потока транспортных средств в целом. Большая роль в обеспечении безопасности движения принадлежит основным технико-эксплуатационным показателям автомобильных дорог [1]. К числу таких показателей, в частности, относятся ровность и шероховатость дорожного покрытия, влияющие на коэффициент сцепления. Существенное влияние на величину коэффициента сцепления оказывают скорость движения транспортного средства, состояние протекторов шин, неровности дороги, давление и температура в шинах и т.д.

Цель исследования: установить факторы, влияющие на сцепные качества покрытий автомобильных дорог.

Материалы и методы: сцепление покрытия автомобильных дорог следует оценивать приборами ПКРС или ППК-МАДИ-ВНИБД в соответствии с прилагаемыми к ним инструкциями по эксплуатации. Контроль линейных параметров, характеризующих техническое состояние автомобильных дорог, следует осуществлять с помощью линейки (рулетки).

Результаты и обсуждение. В начальной стадии эксплуатации дороги коэффициент (φ) сцепления на всем протяжении автомагистрали при измерениях со скоростью V=60 км/ч на мокрых покрытиях должен быть φ ≥ 0,45, а на участках со сложными условиями движения (переходно-скоростные полосы, рампы пересечений в разных уровнях, участки разделения и слияния потоков) - φ ≥ 0,5. При этом снижение коэффициента сцепления с увеличением скорости с 60 до 80 км/ч не должно превышать 0,05 на основном протяжении автомобильной дороги и 0,10 на участках со сложными условиями движения. Коэффициенты сцепления в процессе эксплуатации автомобильной дороги (включая покрытия остановочных полос) должны быть φ ≥ 0,4 при измерениях на скорости V=60 км/ч и мокром покрытии. Вне зависимости от числа полос движения и средних скоростей транспортных потоков сцепные качества покрытия в поперечном профиле должны быть одинаковыми [2]. Разница коэффициентов сцепления не должна превышать (0,05÷0,10) в пределах проезжей части и (0,10÷0,15) на краевых укрепленных полосах по сравнению с проезжей частью. Сцепные качества покрытий в основном определяются шероховатостью, которая должна обеспечивать высокие коэффициенты сцепления (φ) в продолжение всего срока службы покрытия, быстрый сток воды с проезжей части, минимальные изменения коэффициента (φ) сцепления по сезонам года, по ширине проезжей части, наименьший износ протектора шин и оптимальный уровень шума. Этому комплексу требований в наибольшей степени удовлетворяют покрытия, поверхность которых имеет среднюю высоту выступов ≥ 1,5 мм. Коэффициент сцепления φ представляет собой отношение максимально возможного на данном участке дороги значения силы сцепления между шинами транспортного средства и поверхностью дороги Р_сц к весу этого транспортного средства G_a:

Необходимость в определении коэффициента сцепления возникает при расчете замедления при экстренном торможении транспортного средства, решении ряда вопросов, связанных с маневром и движением на участках с большими углами наклона. Величина его зависит главным образом от типа и состояния покрытия дороги, поэтому приближенное значение коэффициента для конкретного случая может быть определено по таблице 1.

Таблица 1 - Значения коэффициента сцепления в зависимости от состояния и вида дорожного покрытия

Вид дорожного

покрытия

Состояние покрытия

Коэффициент сцепления (j)

0,7 ÷ 0,8

0,5 ÷ 0,6

0,25÷0,45

0,6 ÷ 0,7

0,4 ÷ 0,5

0,5 ÷ 0,6

0,2 ÷ 0,4

0,15 ÷ 0,30

0,4 ÷0,5

0,2 ÷ 0,3

0,09 ÷ 0,10

0,12 ÷ 0,15

без ледяной корки

0,22 ÷ 0,25

обледенелый, после россыпи песка

0,17 ÷ 0,26

без ледяной корки, после россыпи песка

0,30 ÷ 0,38

Существенное влияние на величину коэффициента сцепления оказывают скорость движения транспортного средства, состояние протекторов шин, давление в шинах и ряд других неподдающихся учету факторов.

Шероховатость и состояние дорожного покрытия проезжей части должны обеспечивать требуемую величину сцепления колеса с покрытием, которая характеризуется коэффициентом сцепления [3]. При этом коэффициент сцепления должен быть ≥ 0,3 при измерении его шиной без рисунка протектора и 0,4 шиной, имеющей рисунок протектора.

Показатель сцепных качеств и шероховатости покрытий, или коэффициент относительного сцепления колес с покрытием (коэффициент скользкости), вычисляется как отношение величины фактического коэффициента сцепления φ_ф к допустимой величине этого коэффициента φ_д:

Коэффициент сцепления зависит от вида покрытия, его состояния, типа и конструкции шин, рисунка протектора шин, степени изношенности покрытия, скорости движения, нагрузки на колесо, температуры и других факторов (рис. 1, табл. 2). Наибольшее влияние оказывают вид и состояние покрытия, а также скорость движения. Поэтому для объективной оценки состояния дорог необходимо в каждом случае измерять коэффициент сцепления при нормированной скорости 60 км/ч. Табличными значениями коэффициента сцепления можно пользоваться только для оценочных расчетов. В таблице 2 приведены значения коэффициента сцепления при скорости движения 20 км/ч для шин с нормальным протектором. Коэффициент сцепления при других скоростях:

где β_φ - коэффициент изменения сцепных качеств от скорости (принимают в зависимости от типа и состояния покрытия в табл. 2).

Рис. 1. Зависимость коэффициента сцепления от скорости автомобиля для покрытий с различной шероховатостью: 1 - песчаный асфальтобетон; 2 - многощебенистый асфальтобетон; 3 - поверхностная обработка.

Таблица 2 - Значения коэффициентов сцепления и изменения сцепных качеств

Покрытие

Состояние покрытия

эталонное (сухое)

мокрое (чистое)

мокрое (грязное)

рыхлый снег

уплотнен-ный снег

гололед

Асфальто-бетонное с шероховатой обработкой

Горячий асфальтобетон без шероховатой обработки

Черно-щебеночное и черно-гравийное с шероховатой обработкой

То же, без обработки

Щебеночное и гравийное

Факторы, изменяющие коэффициент сцепления: скорость движения (с увеличением скорости движения φ снижается. На сухом ледяном покрытии этого не наблюдается); неровности дороги (неровности увеличивают частоту вертикальной нагрузки - φ снижается из-за изменяющихся условий в месте контакта шины с дорогой и из-за подпрыгивания колес на неровностях); пропитка вяжущими материалами поверхности дорог (избыток вяжущих материалов делает поверхность скользкой, в жаркую погоду вяжущий материал размягчается, выступает на поверхность дороги, при этом φ уменьшается); увлажнение покрытия (в начале дождя φ уменьшается из-за того, что из влага, дорожная пыль, частицы резины, капли нефтепродуктов и т.п. образуют жидкую грязь, по которой, как по смазке, скользят колеса); продолжительность эксплуатации дорожного покрытия (при увеличении срока эксплуатации покрытия φ уменьшается из-за уменьшения шероховатости); шероховатость покрытия (чем больше шероховатость, тем значительнее площадь контакта дороги с шиной, при этом улучшается зацепление и φ возрастает. Наибольшая высота неровностей покрытия не должна превышать 4-5 мм. Слишком большая шероховатость покрытия приводит к уменьшению φ); обледенение поверхности дороги, образование на ней снежного покрова (φ при этом очень мал; он несколько увеличивается при понижении температуры воздуха от 0 °С до -15 °С); замасливание поверхности дороги (замасливание дороги нефтепродуктами резко снижает φ. Как на сухих, так и на мокрых дорогах к середине полосы движения φ почти на 30% меньше); характер сцепления колеса с дорогой (наибольший φ наблюдается при продольном качении без бокового скольжения при продольном проскальзывании порядка 10÷15%. При блокированном колесе (юзе) φ несколько снижается); увеличение нагрузки на колесо (на твердых покрытиях дорог при увеличении нагрузки φ снижается); повышение давления в шинах (при увеличении давления воздуха в шинах φ первоначально повышается, затем начинает убывать); повышение температуры шины (с увеличением температуры шины сцепление на бетонных поверхностях несколько ухудшается, на асфальтобетонных - улучшается, φ в этом случае увеличивается из-за прилипания элементов протектора к поверхности дороги, что наблюдается при высокой температуре в зоне контакта в случае интенсивного торможения); износ протектора шины (при полном истирании рисунка протектора шины φ снижается на 35÷45%. Особенно сильно он уменьшается при движении на мокрых и грязных дорогах (примерно еще на 20÷ 25%); тип рисунка протектора шин (шины с рисунком протектора повышенной проходимости на мягком снеге и неуплотнённом грунте имеют больший φ, чем шины с дорожным рисунком. На мокром покрытии шины с рисунком протектора, имеющим большую расчлененность, обеспечивают более высокий коэффициент сцепления): вид материала (шины из высокогистерезисных резин обеспечивают больший φ); шероховатость покрытия (чем больше шероховатость, тем значительнее площадь контакта дороги с шиной, при этом улучшается зацепление и φ возрастает. Наибольшая высота неровностей покрытия не должна превышать 4-5 мм. Слишком большая шероховатость покрытия приводит к уменьшению φ).

Во всех расчетных формулах коэффициент сцепления необходимо принимать соответственно виду и состоянию покрытия, скорости движения. Исходя из этого максимально возможная скорость на горизонтальном участке и на подъеме по сцеплению колеса автомобиля с дорогой с учетом сопротивления качению определяется по формуле:

где- K_f - коэффициент сцепного веса (для легковых автомобилей - 0,5÷0,55, для грузовых - 0,65÷0,75).

Следует иметь в виду, что в нормативных документах обычно приведены значения коэффициента сцепления при скорости 60 км/ч. В этом случае, чтобы перейти к другой скорости, можно также пользоваться формулой (3), подставив вместо φ₂₀ значение φ₆₀, а вместо скорости 20 км/ч - скорость 60 км/ч:

Состояние поверхности дорог оценивается качественными характеристиками: сухое, влажное, мокрое (чистое и загрязненное), заснеженное (покрытие с рыхлым снегом или уплотненным слоем снега - снежный накат), гололед и т.д.

Условия движения в период действия неблагоприятных метеорологических явлений значительно сложнее, чем при сухом, чистом покрытии и обочинах. Различия определяются рядом факторов, основными из которых являются: снижение сцепных качеств покрытия, изменение взаимодействия автомобиля с дорогой, ухудшение ровности покрытия под влиянием осадков, гололеда, тумана, повышенной влажности воздуха и других факторов. При выпадении осадков в виде дождя на поверхности покрытия образуется слой воды, который начинает заметно влиять на сцепные свойства уже при толщине пленки более 0,2 мм, снижая адгезионную составляющую силы трения. Коэффициент сцепления резко снижается в начальный период дождя, когда образуется густая смазка на поверхности. После того как грязь с поверхности покрытия смыта дождем, коэффициент сцепления несколько увеличивается. В дорожной практике показателем надежности контакта автомобильной шины с дорожным покрытием служит величина сопротивления скольжению автомобильной шины по поверхности проезжей части дороги, оцениваемая значением коэффициента сцепления (табл. 3, 4) [4].

Таблица 3 - Коэффициент сцепления для различных дорожных покрытий, находящихся в удовлетворительном состоянии

В России, как и во всем мире, развитие дорожной сети давно приобрело важное стратегическое значение. Решение «дорожных» проблем несет в себе не только расширение самой сети магистралей посредством автодорожного строительства, но и поиск наиболее эффективных конструкций и материалов для создания дорожного полотна. Современные технологии и способы строительства автомобильных дорог в России основаны на двух альтернативных видах дорожного покрытия — асфальтобетонного и цементобетонного [1,48;2,34;3,111;4,37;5,73].

К сожалению, по качеству автомобильных дорожных покрытий и по состоянию дорожной сети в целом Россия занимает далеко не лидирующие места в общем рейтинге стран мира. А исходя из того, что состояние транспортных, в том числе и дорожных сетей государства напрямую отражает экономическое состояние страны, несложно понять, что этой проблеме важно уделяться должное внимание со стороны правительства.

Основная часть

Рис. 1. Схематичный разрез асфальтобетонного покрытия:

5 — мелкозернистый асфальтобетон;

7 — крупнозернистый асфальтобетон;

3 — слой щебня, гравия или грунта;

4 — морозозащитный слой из песка

Как уже было сказано ранее, на данный момент в Российской федерации технологии строительства покрытий автомобильных дорог основаны на использовании двух материалов: асфальтобетона и цементобетона [6,87;7,24;8,141;9,43;10,70].

Асфальтобетон — искусственный строительный материал, полученный в результате уплотнения рационально подобранной и специально приготовленной смеси, перемешанной в нагретом состоянии и состоящей из:

‒ Минеральных материалов: щебня (либо гравия), песка (природного или дробленного)

‒ Органического вяжущего материала- битума

На рисунке 1 представлен схематичный разрез асфальтобетонного покрытия на щебеночном основании.

Цементобетон — это рационально подобранный материал, полученный в результате перемешивания, укладки, уплотнения и последующего твердения смеси из щебня, песка, неорганического вяжущего (цемента), воды и добавок.

На рисунке 2 представлен схематичный разрез цементобетонного покрытия.

Рис. 2. Схематичный разрез цементобетонного покрытия

1 — цементный бетон;

2 — выравнивающий слой из песка, обработанного битумом;

3 — слой щебня, гравия или грунта, обработанного вяжущим материалом;

4 — морозозащитный слой из песка

Широкое распространение асфальтобетонного покрытия обусловлено выбранными методиками строительства дорог 60-ых года прошлого столетия. Причина этому проста: производство битума, который используется для изготовления асфальта, обходилось в то время очень дешево. С тех пор битум возрос в цене, поэтому в настоящее время выбор материала покрытия становится не таким уж очевидным и ясным. С асфальтобетоном теперь способен конкурировать как цементобетон, так и ряд других материалов [11,103;12,34;13,1682;14,210;15,110].

На западе число цементобетонных дорог составляет порядка 15–20 %, в то время как в России эту технологию применяют только для взлетно-посадочных полос аэродромов, хотя срок эксплуатации данного материала — 20–30 лет, против 5–7 лет (в России — 2–3 года) асфальтобетона.

По данным немецких исследователей за 2004 год, при сравнении одновременно построенных дорог с разными видами покрытий через 23 года эксплуатации ремонта требовали только 5 % дорог с цементобетонным покрытием, а с асфальтобетонным покрытием — 85–100 %. В США есть участки дорог, которые эксплуатируются без ремонта 72 года, в г. Крайнем (полигон Семипалатинска) — 60 лет. Кроме того, специалистами США разработаны нормы проектирования и технология строительства бетонных дорог на 120 лет без ремонта.

Цементобетонное покрытие устойчиво к деформации (образованию колейности и волнообразности) благодаря своей более высокой прочности. Это, в свою очередь, способствуют более низкому (на 15–20 % меньше) расходу топлива транспортными средствами. Этот фактор положителен и с точки зрения защиты окружающей среды от загрязняющих ее отходов автомобилей. Помимо экономии денежных средств, большое значение имеет экономия природных ресурсов, так как асфальт (битум) производится из переработанной нефти, запасы которой быстро иссякают. Бетон же изготавливается из более доступного человеку материала — известняка.

Движение по цементобетонному покрытию во время дождя или снегопада безопаснее, чем по асфальтобетонному. В дождливую погоду неровности и выбоины в асфальте наполняются водой, что создает дополнительную опасность аквапланирования. Зимой вода в выбоинах превращается в лед, что снижает коэффициент сцепления между резиновой покрышкой и дорогой. В то же время на гладком цементобетонном покрытии вода практически не скапливается.

В таблице 1 приведены коэффициенты трения скольжения между резиной, асфальтом и бетоном в сухом и влажном состояниях.

Коэффициенты трения скольжения

Изучив табличные значения коэффициентов трения скольжения материалов, можно оценить управляемость автомобиля в разных погодных условиях. Если движение на автомобиле происходит в отсутствие дождя или снега, то покрышка имеет примерно равный коэффициент трения между асфальтом и бетоном. Но в случае изменения погодных условий коэффициент претерпевает значительное изменение, цементобетонное покрытие способно обеспечить более высокое сцепление с покрышкой, что, в свою очередь, снижает вероятность ДТП.

В настоящее время в Российской Федерации, по данным Росавтодора, общая протяжённость автомобильных дорог федерального и регионального значения — 505 тыс. км, из них цементобетонные дороги составляют лишь 1,5 % — около 8 тысяч километров.Для сравнения в Германии этот показатель — 31 %, в США — 35 %, Бельгия — 41 % [16,93;17,74].

Современное соотношение стоимости строительства дорог с цементобетонными и асфальтобетонными покрытиями не является стабильным, а постепенно изменяется в пользу цементобетона при увеличении цен на нефтепродукты и снижении уровня инфляции. Стоимость конструкций с покрытиями из цементобетона в настоящее время сопоставима со стоимостью конструкций с асфальтобетонными покрытиями. Так, например, стоимость 1 кв. м покрытия автомобильной дороги I технической категории (МКАД — Кашира) с цементобетонным покрытием составляет 1352,13 руб., а с асфальтобетонным покрытием — 1378,70 руб.

Для перенаправления технологий строительства дорожных покрытий в России есть практически все. Страна еще во времена советской власти создала колоссальное богатство: построены и функционируют сотни заводов по производству бетона и цемента, существуют карьеры песка и щебня практически во всех регионах. Посредством обширного партнерства России с остальными странами мира, можно активно перенимать опыт у других, более развитых в плане дорожного строительства стран.

Выводы

Сравнение характеристик и свойств двух типов дорожного покрытия показывает явную выгоду и целесообразность повсеместного использования цементобетона в дорожном строительстве.

Таким образом, можно прийти к выводу о том, что в России рационально строительство цементобетонных дорожных покрытий со сроком безремонтной эксплуатации намного превышающим срок эксплуатации асфальтобетона. Цементобетонные дорожные покрытия экологически более чистые и безопасные для участников дорожного движения. Кроме того, цементобетон экономичнее асфальтобетона по приведенным затратам на реальную долговечность.

Основные термины (генерируются автоматически): Россия, цементобетонное покрытие, асфальтобетонное покрытие, схематичный разрез, дорога, покрытие, слой щебня, дорожная сеть, дорожное покрытие, морозозащитный слой.

В современном дорожном строительстве России задействованы две технологии укладки дорожного покрытия:

Технология цементно-бетонных покрытий не является новинкой, ее полномасштабное применение в США и Канаде началось еще в 60-х годах прошлого столетия. Там уже практически все автомобильные дороги имеют бетонное покрытие. Опыт североамериканских дорожных строителей перенимают европейские страны, с конца 80-х годов активно включившиеся в замену асфальтовых шоссе на бетонные автобаны. Теперь и наши «дорожники» начинают применять методику прокладки бетонных дорожных покрытий для перспективного решения российских дорожных проблем.

Бетон или асфальт?

Категорично утверждать, что бетон лучше асфальта, не следует. И асфальт, и бетон являются надежными материалами для дорожного строительства. Однако, у них различные свойства, что определяет различные рамки применимости. Свое веское слово вносит экстремальность эксплуатации российских дорог, которая отличается следующими негативно влияющими факторами:

Для таких условий традиционная асфальтовая укладка не слишком пригодна, дороги постоянно ремонтируются, но качество их от этого не улучшается. Более того, сама асфальтобетонная технология дискредитирована неправильным применением. В европейских странах асфальтобетонные автобаны представляют собой бетонное основание, на котором нанесен тонкий слой асфальта. На российских асфальтовых дорогах, кажется, делается все, чтобы их качество стало наихудшим:

- Вместо монолитного основания хотя бы из низкокачественного бетона асфальт укладывают на гравийную или песочную подсыпку.

Естественно, что переход на дороги с бетонным покрытием требует определенных расходов, но оно того стоит. Ведь большая часть трасс федерального значения в России уже имеет бетонное покрытие. А оставшиеся дороги пока влачат жалкое существование, абсолютно не соответствуя современным транспортным нормам. По мнению ряда специалистов, продолжение асфальтобитумной стратегии в строительстве российских автодорог никогда не позволит выбраться из замкнутого круга «укладка-ремонт», хотя ежегодно выделяются огромные средства на содержание дорог.

Преимущества дорог с бетонным покрытием

Технико-экономические преимущества цементно-бетонных покрытий перед асфальтовыми неоспоримы.

1. Главный козырь бетонного дорожного покрытия – прочность и долговечность. На многих североамериканских «бетонках», уложенных еще в 60-х годах, покрытие ни разу не обновлялось. Срок службы бетонной дороги без капремонта – не менее 25 лет. Срок эксплуатации определен в 50 лет.

2. Благодаря своей прочности, бетонный автобан способен пропускать тяжелую автомобильную технику на высоких скоростях движения. Динамические нагрузки, возникающие в процессе движения многотонных грузовых автофур, в считанные дни способны разрушить асфальтовое покрытие. Бетонному покрытию эта участь не грозит.

3. Малый износ и низкая истираемость дорожного полотна, соответственно, мало пыли, ее практически нет.

4. Минимальные трудозатраты на текущие ремонтные работы. Да и сам ремонт можно свести к локальным мероприятиям, связанным с вырезом и выемкой поврежденного участка, заливкой его бетоном и последующей шлифовкой.

5. В соответствии с вышесказанным, более низкие эксплуатационные расходы по сравнению с асфальтовым покрытием.

6. Бетонное покрытие обладает повышенной стойкостью к агрессивному воздействию окружающей среды, чего нельзя сказать об асфальте. Любые некомфортные погодные условия – жара, сопровождаемая высокой температурой, снег и последующая оттепель, дожди- являются врагами асфальта. Бетон в этом плане более надежный и долговечный материал. Сюда же приплюсуем влагоустойчивость бетона.

7. Раз уж заговорили о дождях – высокая шероховатость бетонного дорожного покрытия позволяет автотранспорту «летать» на приличных скоростях даже в дождливую погоду, чего не скажешь об асфальтовом шоссе, которое в дождь при экстренном торможении соперничает по скольжению с ледяными катками.

8. Морозостойкость бетонного покрытия.

9. Преимущество, на которое в условиях города не обращают внимания, но чрезвычайно ценится на российских просторах, — бетон отражает на 30-50% больше света, чем асфальт. В ночное время суток бетонную дорогу лучше видно, что позитивно отражается на безопасности движения.

10. Бетонное покрытие дольше остается гладким, без трещин и выбоин, ям и рытвин, чем асфальтовое.

11. На бетонном покрытии можно обеспечить более высокий коэффициент трения, что особенно актуально на сложных участках дороги (спуски, крутые повороты, подъемы). Для лучшего сцепления колес автомобиля с покрытием дороги можно даже пропилить канавки.

12. В производстве асфальта задействованы нефтепродукты. Рост цены на нефть повлечет удорожание стоимости производства асфальта.

13. Бетон является экологически безвредным строительным материалом, не представляющим опасности для почвы и грунтовых вод.

14. Технологический аспект – возможность механизации работ на всех этапах строительства дорожного полотна.

Резюме

Превосходство бетонного дорожного покрытия перед асфальтовым подтверждается не только прямыми технико-экономическими показателями. Позитивным фактором в пользу разворачивания строительства бетонных автобанов является возможность использования имеющихся в регионе бетонных заводов либо запуск быстромонтируемых бетонных заводов производства ЗЗБО серии «КОМПАКТ», способных в течение одного дня сменить место дислокации и уже на следующий день выдавать качественный бетон на очередном участке бетонной автомагистрали. Параллельно эти заводы могут обслуживать окружающую инфраструктуру, способствуя динамике социального развития региона.

США лидер по количеству бетонных дорог, их там 65,3% от общего количества. На втором месте Китай - 63%. В Германии примерно половина автобанов страны построена из бетона. У нас же по разным оценкам от одного до 2,6%. Почему же у нас так не любят бетон, и так любят асфальт?

Асфальтовые дороги рассыпаются, даже, если по ним не ездить. Бетонок в России практически нет, в основном это ВПП и экспериментальные участки на трассах в Подмосковье, Сибири, на Дальнем Востоке, построенные ещё во времена СССР.

Первые бетонные дороги стали появляться в мире ещё в конце позапрошлого века. Разумеется, в США. Впервые такую дорогу положили в 1893 году. В 30-ые годы бетонки начали появляться в Европе. В частности в Германии, когда Гитлер (да и не только он) начал активно строить автобаны по все стране. В Германии до сих пор эксплуатируется бетонка, которую построили в 1936 году. Уже 85 лет! Это ещё довоенная дорога.

Даже при изначально большей стоимости строительства бетонных дорог [хотя это не всегда так, ведь битум в сезон дорожает примерно в два раза, а цементом можно запастись впрок], они очень быстро окупаются. Во-первых, можно сэкономить на обслуживании. Для примера: обслуживание асфальто-бетонной дороги федерального значения (наша привычная асфальтовая дорога) первой категории обходится государству примерно в 4 млн рублей. Обращаю ваше внимание, что это только содержание, без ремонтов. На бетонку хватило бы двух миллионов.

Во-вторых, бетонки служат в 2-3 раза дольше асфальтовых дорог. Для асфальтовой дороги срок безремонтной эксплуатации в лучших случаях - 12 лет. Но это в теории, за этот показатель борются и он достигается далеко не всегда. Чаще это 8 лет. Для бетонок срок службы - 25 лет. Но как показывает практика других стран (пример с Германией я уже приводил), если дорога сделана качественно с соблюдением всех технологий, она спокойно служит и 30, и 50 лет.

Но именно из-за этой строгости технологий у нас и не кладут такие дороги. Вы же понимаете, как в России все делается. Сами видите. И если с недостатком финансирования при укладке асфальтовых дорог подрядчики уже научились справляться, то с бетонками такой фокус не пройдет.

Во-первых, для укладки нужен цемент определенной марки. Сейчас его у нас в стране практически не производят. Оно и понятно, кому он нужен, если бетонные дороги не строят? Но это самая решаемая из всех проблема. Другой вопрос, что качество производимого цемента должно быть высоким и строго контролироваться.

Во-вторых, нужна техника. Никто не будет покупать специальную технику, которая будет простаивать. У некоторых подрядчиков такая техника, разумеется, есть, так как взлетно-посадочные полосы - это как раз бетонные дороги. Но это техника в большинстве случаев ещё советских времен.

Взлетно-посадочные полосы - это бетонки. В Ульяновске есть рулёжная дорожка, по которой перегоняют самолеты с завода в аэропорт, но по ней можно ездить машинам. И эта дорога уже много лет без ремонта и особого обслуживания, хотя ей уже почти 40 лет.

И пока не будет четкого плана и больших заказов на строительство бетонок, подрядчики не будут брать кредиты и вкладываться в покупку новой техники. Получается замкнутый круг. Тут нужна воля правительства, четкий план и большие заказы.

В-третьих, как я уже сказал, бетонные дороги - это строгое соблюдение технологий и огромная ответственность. Объясню подробнее. Если нарушить технологию укладки асфальта, дорогу поведет, появится колейность, она просядет, начнет рассыпаться и так далее. Но это произойдет не сразу, скорее всего, тогда, когда гарантийный срок уже закончится [хотя сейчас подрядчик отвечает за дорогу весь срок службы, лазеек много]. К тому же ремонтировать асфальтовую дорогу удобнее. Можно сделать кусочный ямочный ремонт, к тому же обычно достаточно снять слой асфальта и уложить новый.

С бетоном все по-другому. Например, если неправильно замешана смесь, бетон расслоиться. Крупные частички опустятся вниз, а сверху бетон начнет разрушаться. И происходит это быстро, в течение первых лет эксплуатации. Бывали случаи, когда бетонка разрушалась за зиму буквально на глазах.

Если неправильно армировать швы, будут скапливаться лужи, которые в отличие от асфальтовых дорог, не уходят в основание. Снова явный косяк. Это большая ответственность и риск для подрядчика, который с одной стороны должен выиграть тендер, предложив низкую цену, а с другой - работать в условиях недостаточного финансирования.

Более того, отремонтировать бетонную дорогу не так-то просто. На бетонке нельзя сделать ямочный ремонт, надо убирать весь бетон на большом участке и укладывать его заново. Цена ошибки огромна. Захотели бы вы этим заниматься и брать на себя такие риски?

Если вы когда-нибудь скалывали бетон, то должны понимать, как он разрушается. Ямочным ремонтом не обойтись, он все равно будет разрушаться.

Кстати, именно факт невозможности ямочного ремонта, оставляет асфальтовые дороги в городах и населенных пунктах. Иначе работы с подземными коммуникациями обходились бы муниципалитетам и жителям слишком дорого. К тому же по асфальтовой дороге можно ехать уже через 8 часов после асфальтоукладочного катка, а по бетонке не раньше чем через 2-3 дня, в которые он высыхает и набирает прочность.

Есть ещё проблемы и неопределенности в зимний период. Для бетонок нужны специальные реагенты, которые стоят в 8 раз дороже тех, что используются сейчас. Впрочем, это не такая уж и проблема, учитывая, что на обслуживание дороги уходит в 2 раза меньше денег и реагенты необходимо применять далеко не везде.

Своего рода неопределенность - шипованные шины. В России их использование очень распространено, а влияние шипов на бетонные дороги не изучено, нет статистики, потому что в Европе, США и Китае такие шины распространены в гораздо меньшей степени.

И все же у бетонок гораздо больше плюсов, чем минусов. Например, коэффициент сцепления покрытия с колесами у бетонок выше, чем у асфальта. проблема с шумностью бетонок тоже уже давно ушла. Существуют специальные покрытия, которые позволяют сделать бетонную дорогу даже менее шумной, чем асфальтовую, если это так уж сильно важно.

Летом в жару на бетоне не остается продавленной колеи от большегрузов, когда битум начинает плавиться.

В общем, главная причина отсутствия в России бетонных дорог - высокая ответственность за соблюдение технологии и банальное отсутствие опыта, техники и наследия.

В СССР не строили бетонки, потому что бетонная промышленность была в упадке, к тому же тогда шло активное строительства жилья и бетон нужен был не для дорог, а для зданий. Плюс ко всему у России и СССР всегда было нефти, хоть залейся. А битум - это продукт нефтепереработки и грех было этим не пользоваться.

К тому же никто ни тогда, ни сейчас не думает об экологии. Битум - это по сути нефть. Испарениями мы дышим в городах, на прогулках. Да и потом для экологии нет ничего хорошего. Бетон - это цемент, который делают из известняка и глины. Он не испаряется - это раз. Он твердый, не плавится на жаре и не растрескивается на морозе, как битум - это два. В бетоне нет нефтепродуктов и он годится для полной переработки и вторичного использования.

Как-то так. Если у вас есть, что добавить, пишите, буду рад услышать мнение специалиста с аргументами.

P.S. И все-таки в России есть подвижки по увеличению количества бетонных дорог. По крайней мере об этом начали говорить на уровне правительства.

Читайте также: