Укатываемый бетон в дорожном строительстве

Обновлено: 23.04.2024

Ни для кого не секрет, что, при строительстве дорог, инженеры очень часто используют значительно более прочный железо-бетон, вместо привычного всем асфальта.
Тем не менее, несмотря на все свои плюсы, одним из самых дорогих, долгих и трудоемких этапов при строительстве бетонной дороги является укладка арматуры и подготовка опалубки.
Но возможно ли построить бетонную дорогу не используя арматуру и без монтажа опалубки?

Сегодня я расскажу о более дешевой и значительной более быстрой технологии укладки бетонного дорожного полотна без арматуры и опалубки. Мы посмотрим на весь рабочий процесс и детали работы с мало цементным особо жестким укатанным бетоном.

Традиционно начнем с небольшой истории.
Первые упоминания о разработке смеси укатанного бетона относятся в концу 1950-х годов, с его помощью было построено несколько дамб. В дорожном строительстве укатанный бетон был впервые применен в Канаде, в середине 1970-х. Одной из компаний, которая занималась вырубкой леса, понадобилась довольно большая площадка для хранения древесины. Было необходимо найти экономичный материал который был бы способен выдержать большие нагрузки. Выбор пал на укатанный бетон.Сегодня, как в США, так и в Европе, укатанный бетон используется довольно широко для строительства дорог, взлетно-посадочных полос в аэропортах и различных гидротехнических сооружений.

Что же такое бетон?
По определению бетон это искусственный строительный материал, который получается благодаря смешиванию цемента, различных заполнителей, например гравия и песка, с водой и дополнительными химическими элементами. Для того, чтобы понять отличия, давайте разберемся в том, как получается обычный бетон, к которому мы все привыкли.

Для того, чтобы получить обычный традиционный бетон, составляющие компоненты должны смешиваться в определенных пропорциях. 10% объема составляет цемент, 20% занимает вода и воздух, 30% это песок, 40% щебень или гравий. Расчетами состава бетона занимаются инженеры, подбирая правильные пропорции, после чего завод-изготовитель бетона должен очень точно смешать все компоненты в соответствии с расчетами.

Чем больше воды - тем менее прочен бетон. В свою очередь - если воды не хватает, то часть цемента останется сухой, и бетон получится бракованный. Цемента, в свою очередь, должно быть столько, чтобы все крупинки песка и гравия были окутаны им, т.к. цемент является связующим звеном. Гравий или щебень также должен быть прочным, т.к. при разрушении гравий или щебень будет первым элементом в бетоне, который разрушится. Различные химические добавки, пузырьки воздуха в бетоне, качество воды и соотношение гравия и песка так же влияют на прочность и поведение бетона, но это второстепенные факторы.

Несмотря на различные виды цементов, они все получаются на вид примерно одинаковыми, смесь, которая обладает средней вязкостью, по текучести похожа на кисель. Готовый бетон доставляют на строительную площадку в бетономешалках, после чего бетон заливают в опалубку и вибрируют, чтобы выгнать лишний воздух и обеспечить равномерную консистенцию смеси. Затем бетоноукладчик со скользящими формами формирует дорожное полотно. После укладки бетон остается мягким, и набирает первоначальную прочность в течении 7 дней.

А теперь давайте разберемся с тем, как получается жесткий укатанный бетон?
Малоцементные особо жесткие бетонные смеси содержат в себе примерно на 30% меньше цемента, по сравнению с традиционным бетоном. Соотношение воды и цемента также снижено примерно в 2 раза,
при этом в смеси полностью отсутствует крупный и средний щебень, только очень мелкий щебень и песок. В итоге бетон получается совершенно сухим, без какой-либо остаточной воды. По консистенции такой бетон напоминает влажный рассыпчатый песок.

Но это все теория, давайте уже наконец строить!

Укладка укатки должна производится на очень хорошо уплотненное земляное покрытие. Для этого сначала срезается верхний слой плодородной почвы.
Затем, нижний слой грунта хорошо перемешивается с известью и водой, процесс перемешивания называется стабилизацией. Известь используется для того, чтобы сохранить постоянный процент влаги в почве.

Весь процесс стабилизации выглядит так: сначала почва увлажняется водой. Затем увлажненная почва опрыскивая известковой эмульсией. Затем на обработанный участок выходит стабилизатор, еще его называют ресайклером. Эта машина имеет фрезерно-смесительный ротор который перемешивает до 20 сантиметров почвы, создавая равномерно перемешанный слой почвы с известью и водой. После стабилизации, почва утрамбовывается катком-вибратором и закутывается геотекстилем, после чего засыпается гравием, который так же уплотняется катком-вибратором. Слой гравия будет служить дренажом для воды. Затем насыпается еще земля, которая так же стабилизируется, но не с известью, а с цементом. Теперь все готово для укладки бетона.

Весь бюргер выглядит так: в самом низу 20 см. стабилизированной почвы с известью, затем геотекстиль, потом 10 см. гравия для стока грунтовой воды, потом 30 см. стабилизированный почвы с цементом, и затем 46 см. бетона, в два слоя по 23 см. каждый.

Процесс укладки укатанного бетона так же очень сильно отличается от типичного армированного бетона, и выглядит как процесс укладки асфальта.
Во-первых, не используется бетоноукладчик, вместо него используется специальный асфальтоукладчик, который оборудован брусьями высокой трамбовки. Такой укладчик способен с первого прохода дать покрытию плотность от 90 до 96%.
Во-вторых, используются обычные асфальтовые катки-вибраторы, для того, чтобы достичь необходимой плотности материала, это очень важно. Плотность покрытия должна быть как минимум 99%, поэтому все, что не дотромбовал укладчик – остается каткам.

Также в бетоне отсутствуют термические швы. До недавнего прошлого их вообще не делали, с недавнего времени технология немного изменилась, и теперь температурные швы-надрезы режут дисковой пилой через несколько дней после укладки бетона. Затем надрез будет запломбирован силиконом. В принципе термические швы не нужны, но их присутствие сохраняет тело бетона без поверхностных трещин более длительное время .

Поверхность укатки после проходки укладчика очень твердая, по ней можно свободно передвигаться. Никаких следов, в отличие от традиционного бетона, на укатке не останется.
По пятам за укладчиком идут лаборанты – их задача проверить плотность покрытия и процент воды в полотне. Скорость непрерывной укладки составляет до 2 метров в минуту. Традиционный бетон укладывается со скоростью до метра в минуту, а так же частыми остановками из-за перерывов в подаче бетономешалок на строительную площадку.Толщина одного слоя покрытия может доходить до 25 см, а ширина укладываемой полосы до 9 метров.

Через 3 дня после укладки полотна при помощи сверл будут взяты образцы бетона, задача этих образцов проверить плотность соприкосновения двух пластов бетона между собой,
ну и вторично – проверить прочность самого бетона. Взятые цилиндры будут разрушены в лаборатории. Полотно готово к полной службе через 7 дней, а не через 28, как обычный бетон.

А как же дела у России с укаткой? Никак. Технология почти не используется, тем не менее, хочу напомнить, что в период 60х - 80х годов СССР являлся одним из лидеров в этой области строительства.

Кстати, про традиционную укладку дороги с использованием железобетона - на канале Как это сделано есть ролик, ссылка в описании.

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО УСТРОЙСТВУ ОСНОВАНИЙ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
ИЗ "ТОЩЕГО" БЕТОНА

1. РАЗРАБОТАН Государственным унитарным институтом Росдорнии.

ВНЕСЕН Управлением инноваций и технического нормирования в дорожном хозяйстве Государственной службы дорожного хозяйства Министерства транспорта Российской Федерации.

2. ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ распоряжением Государственной службы дорожного хозяйства Министерства транспорта Российской Федерации от 23.05.2003 N ОC-459-p.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Методические рекомендации составлены на основании исследований, проведенных ГП "Росдорнии" в 1975-2002 гг.

При разработке Методических рекомендаций учтен и обобщен опыт работы в этом направлении Союздорни, НИИМосстроя и накопленный производственный опыт Центродорстроя, Вологодавтодора, Управления дорог Тюменской области, Магаданавтодора, Алтайавтодора, ПРСО "Росавтомагистраль", Дирекции автомобильной дороги Воронеж-Ростов, при строительстве МКАД.

В Методических рекомендациях учтен зарубежный опыт проектирования и строительства дорожных одежд из "тощего" бетона.

Рекомендации содержат требования к бетону для оснований из смесей повышенной жесткости, материалам для его приготовления, методы проектирования составов бетона, основные положения по конструированию дорожных одежд со слоями из бетона, технологии строительства оснований из смесей повышенной жесткости, а также методы лабораторного и полевого контроля качества.

Приведена методика расчета дорожной одежды с учетом межремонтных сроков службы, дающая возможность варьировать и оптимизировать толщины конструктивных слоев и обеспечивающая проектирование экономичных конструкций.

С учетом накопленного опыта предложено нарезать швы в цементобетонном основании и асфальтобетонном покрытии через 15 м, что обеспечивает защиту покрытия от дальнейшего растрескивания и разрушения трещин и позволяет снизить затраты на содержание швов.

Методические рекомендации разработаны канд. техн. наук Л.Б.Каменецким и инж. О.Н.Нагаевской.

Авторы выражают благодарность специалистам Союздорнии и Центродорстроя, Федерального управления автомобильных дорог "Северный Кавказ" и других организаций за замечания, высказанные при рецензировании.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Рекомендации предназначены для конструирования, расчета и строительства оснований из "тощих" бетонов под капитальные типы покрытия.

1.2. Такие конструкции дорожных одежд по сравнению с основаниями из несвязанных материалов обладают повышенной долговечностью и обеспечены защитой от образования сетки трещин, просадок и колейности.

1.3. Под "тощим" бетоном понимается тяжелый бетон классов В5; В7,5; B10; B12,5; B15, получаемый из жестких смесей, уплотняемых укаткой.

1.4. Экономичность дорожных одежд с покрытиями и основаниями из жестких укатываемых смесей обеспечивается за счет простоты технологии производства работ, применения местных каменных материалов и вторичных промышленных ресурсов, экономии цемента, а также за счет возможности устройства вышележащих конструктивных слоев дорожной одежды без технологического перерыва, обязательного при строительстве оснований из пластичного бетона.

1.5. Преимуществом "тощего" бетона по сравнению с грунтами и каменными материалами, укрепленными цементом, являются более высокая однородность и прочность таких бетонов при более низком или одинаковом расходе цемента.

1.6. Толщины конструктивных слоев дорожных одежд с основаниями из "тощего" бетона рассчитывают по методике, изложенной в настоящих Рекомендациях.

2. ТРЕБОВАНИЯ К "ТОЩЕМУ" БЕТОНУ И БЕТОННОЙ СМЕСИ

2.1. Для устройства оснований применяют жесткие бетонные смеси, характеризующиеся удобоукладываемостью 40-90 с, определяемой по прибору типа Вебе или другими методами, указанными в ГОСТ 10181-2000 с применением переходных коэффициентов. Выбор жесткости смеси определяется имеющимся распределяющим и уплотняющим оборудованием.

2.2 "Тощий" бетон по прочности должен иметь показатели прочности, соответствующие следующим классам (или маркам):

- по прочности при сжатии: В5 (М75); В7,5 (M100); B10 и В12,5(М150); В15(М200);

- по прочности на растяжение при изгибе: 1,2 (15); 1,6 (20); 2,0 (25); 2,4 (30).

Класс бетона В15 (M200) применяется для двухстадийного строительства.

Марку бетона по морозостойкости следует принимать по табл.1.

Проектный класс бетона

Минимальные проектные марки бетона по морозостойкости для районов со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца, °С

Аннотация:

Дата введения 2004-03-01

РАЗРАБОТАНЫ ГУП "НИИМосстрой", АНО "НИИ МК НТ" при МАДИ.

УТВЕРЖДЕНЫ Начальником Управления научно-технической политики в строительной отрасли А.Н.Дмитриевым 3 декабря 2003 г.

Технические рекомендации распространяются на устройство оснований при одностадийном строительстве и покрытий, устраиваемых на 1-й стадии при двухстадийном строительстве проезжей части улиц и дорог, тротуаров и площадок различного назначения в г.Москве из укатываемых малоцементных бетонов с частичным использованием при их приготовлении вторичных продуктов переработки цементобетонных железобетонных конструкций и старого асфальтобетона и местных известняков, а также оснований и покрытий различных дорожных конструкций из литых бетонов с частичным использованием при их приготовлении вторичных продуктов переработки цементобетонных (железобетонных) конструкций, старого асфальтобетона, резиновой муки и крошки от переработки изношенных автопокрышек.

В рекомендациях представлены конструкции дорожных одежд, основные требования к материалам, применяемым в дорожных бетонах и конструкциях, технические требования, основные расчетные характеристики, рекомендуемые толщины конструктивных слоев дорожных одежд, приготовление смесей с использованием вторичных продуктов переработки, технология строительства дорог с применением укатываемых малоцементных смесей, уход за уложенным основанием, контроль качества, техника безопасности, охрана окружающей среды.

На рисунках приведены: принципиальные схемы конструкций дорожных одежд; конструкций магистральных дорог улиц местного значения с цементобетонными покрытиями и основаниями из малоцементных укатываемых бетонных смесей; дорог, тротуаров, площадок с использованием модифицированных резиновыми добавками бетонов; конструкции поперечных швов сжатия в основании из жестких укатываемых бетонных смесей; схема установки копирной струны; бетоноукладчик со скользящими формами; схема строительства основания из укатываемого бетона бетоноукладчиками со скользящими формами; расчетные схемы двухслойных, асфальтобетонных покрытий на основании из укатываемого малоцементного бетона; схема для определения влияния второго колеса на величину расчетного изгибающего момента; схема двухслойного покрытия для расчета по II предельному состоянию; схемы для определения отрицательного изгибающего момента/

В приложениях даны: оптимальные составы малоцементного бетона класса В15 и В7,5 с природным и дробленым щебнем, песками, заполнителями, вторичными продуктами переработки, заполнителями от переработки старого асфальтобетона; расчет конструкций дорожных одежд, ориентировочные составы укатываемых малоцементных бетонных смесей; оптимальные составы бетонных смесей с резиновыми добавками; модифицированные составы бетонных смесей; характеристика дорожных бетонов с отходами от переработки автопокрышек; влияние параметров перемешивания смеси на прочность и коэффициент вариации модифицированных бетонов; рекомендуемые основные машины для устройства оснований (автобетоносмесители, бетоноукладчики, автогрейдеры, катки, виброплиты, виброуплотнители).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Технические рекомендации распространяются:

- на устройство оснований при одностадийном строительстве и покрытий, устраиваемых на 1-й стадии при двухстадийном строительстве проезжей части улиц и дорог, тротуаров и площадок различного назначения в г.Москве из укатываемых малоцементных бетонов с частичным использованием при их приготовлении вторичных продуктов переработки цементобетонных железобетонных конструкций и старого асфальтобетона и местных известняков;

- на устройство оснований и покрытий различных дорожных конструкций из литых бетонов с частичным использованием при их приготовлении вторичных продуктов переработки цементобетонных (железобетонных) конструкций, старого асфальтобетона, резиновой муки и крошки от переработки изношенных автопокрышек.

Продукты переработки наряду с природными материалами в определенных соотношениях рекомендуются для использования в нижних конструктивных слоях магистральных улиц, улиц и дорог местного значения при устройстве земляного полотна, подстилающих слоев, оснований, а также заполнителей для малоцементного укатываемого бетона класса по прочности на сжатие В7,5, В15, В22,5, В25.

Технические рекомендации разработаны в соответствии с требованиями действующих нормативных документов и альбомов на устройство дорожных одежд в г. Москве.

2. КОНСТРУКЦИИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ПРИМЕНЕНИЕМ УКАТЫВАЕМЫХ МАЛОЦЕМЕНТНЫХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ

2.1. Улицы и дороги различных категорий, в конструктивных слоях которых используются материалы от переработки цементо- и асфальтобетонных конструкций, изношенных автопокрышек, должны строиться с учетом требований проектов СК 6101-97, СК 6117-00 и настоящих технических рекомендаций.

2.2. Варианты конструкций улиц, дорог, тротуаров и площадок различного назначения, устраиваемых в одну и две стадии с использованием продуктов переработки бетонных, асфальтобетонных конструкций и изношенных автопокрышек в бетонах представлены на рис.2.1., 2.2., 2.3.

Рис.2.1. Принципиальные схемы конструкций дорожных одежд с асфальтобетонными
покрытиями и основаниями из малоцементных укатываемых бетонных смесей:

а - Конструкция для строительства на улицах и дорогах местного значения;
б - Конструкция для строительства на магистральных улицах;
в, г - Конструкции для стадийного строительства одежд в районах массовой жилой застройки;
1 - асфальтобетон высокоплотный, плотный; 2 - асфальтобетон плотный, пористый;
3, 3а, 3б - цементобетон из укатываемых смесей марок 2, 3, 4 соответственно; 4 - щебень М 400;
5 - песчано-гравийная смесь; 6 - цементобетон марки 1 или цементогрунт; 7 - песок.

Рис.2.2. Принципиальные схемы конструкций магистральных дорог улиц местного значения
с цементобетонными покрытиями и основаниями из малоцементных укатываемых бетонных смесей

1. Покрытие из цементобетона класса В25-В30;

2. Основание из укатываемого бетона с частичной или полной заменой щебня и песка на материалы от переработки цементо- и асфальтобетонных конструкций;

3. Основание из щебня, полученного от переработки цементо- и асфальтобетонных конструкций;

4. Подстилающий слой из песка, полученного от переработки цементо- и асфальтобетонных конструкций;

5. Полиэтиленовая пленка, пергамин.

Рис.2.3. Принципиальные схемы конструкций дорог, тротуаров, площадок
с использованием модифицированных резиновыми добавками бетонов:

а, б - конструкции магистральных дорог районного значения
и внутриквартальных проездов, устраиваемых в две стадии;
в - покрытия тротуаров, площадок, отмосток, устраиваемых в одну стадию;
г - конструкции дорог на благоустраиваемых территориях у детских садов,
школ, больниц, жилых зданий, устраиваемых в одну стадию;
1, 2, 3, 9 - цементобетон В30 (М 400), В27,5 (М 350), В25 (М 300), В15 (М 200); 4 - полиэтиленовая пленка;
5 - песок; 6, 7 - плотный, пористый асфальтобетон; 8 - высокоплотный, плотный асфальтобетон

2.3. Подстилающий слой устраивается из природного песка, а также с частичной или полной его заменой на песок, полученный от переработки цементо- и асфальтобетонных конструкций, который должен отвечать требованиям ГОСТ 8736-93*.

Толщина песчаного слоя устанавливается проектом с учетом гидрологических особенностей прилегающих территорий и типа дорожного сооружения.

2.4. По подстилающему слою устраивается технологический слой толщиной 15 см из уплотненного щебня марки 400, песчано-гравийной смеси, цементогрунта или цементобетона марки 1 (табл.2.1.).

Технические рекомендации
по применению укатываемого малоцементного
бетона в конструкциях дорожных одежд

Дата введения 2004-03-01

РАЗРАБОТАНЫ ГУП "НИИМосстрой"

Технические рекомендации по применению укатываемого малоцементного бетона в конструкциях дорожных одежд разработаны кандидатами технических наук Л.В.Городецким, Р.И.Бега, инженером В.Ф.Деминым (лаборатория дорожного строительства ГУП "НИИМосстрой"), инженером М.А.Боксерманом (АНО "НИИ МК НТ" при МАДИ).

В рекомендациях учтен опыт организации Департамента градостроительной политики, развития и реконструкции города по строительству дорог в г.Москве.

Технические рекомендации обобщают накопленный за длительный период опыт службы дорожных одежд на эксплуатируемых улицах и дорогах, а также результаты исследований по возможности использования в конструкциях дорожных одежд укатываемых малоцементных бетонов с применением при их приготовлении вторичных продуктов переработки цементобетонных, асфальтобетонных конструкций, изношенных автопокрышек, местных известняков.

Технические рекомендации согласованы с ОАО "Комбинат "Мосинжбетон", ОАО "Гордорстрой", ОАО "Инждорстрой", АОЗТ "АБЗ-1".

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Технические рекомендации распространяются:

2. КОНСТРУКЦИИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ПРИМЕНЕНИЕМ УКАТЫВАЕМЫХ МАЛОЦЕМЕНТНЫХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ

1 - асфальтобетон высокоплотный, плотный; 2 - асфальтобетон плотный, пористый;
3, 3а, 3б - цементобетон из укатываемых смесей марок 2, 3, 4 соответственно; 4 - щебень М 400;
5 - песчано-гравийная смесь; 6 - цементобетон марки 1 или цементогрунт; 7 - песок.

1. Покрытие из цементобетона класса В25-В30;

3. Основание из щебня, полученного от переработки цементо- и асфальтобетонных конструкций;

4. Подстилающий слой из песка, полученного от переработки цементо- и асфальтобетонных конструкций;

5. Полиэтиленовая пленка, пергамин.

Но это все теория, давайте уже наконец строить!

Читайте также: