22.5. Усиление существующих дорожных одежд

Как правило, одновременно с уширением производят и усиление существующей дорожной одежды. Но если ширина проезжей части отвечает нормативным требованиям, усиление дорожной одежды может быть выполнено и без ее уширения.

Возможны три основных способа повышения ее прочности: строительство нового покрытия на старой дорожной одежде; замена верхнего слоя или всех слоев покрытия с сохранением или с усилением основания; полная замена всей дорожной одежды с учетом перспективы роста интенсивности движения.

Усиление дорожной одежды путем строительства нового покрытия на старой дорожной одежде. Это наиболее часто и широко применяемый способ усиления существующих дорожных одежд. По сравнению с другими этот способ требует меньших первоначальных затрат, но применим тогда, когда старая дорожная одежда не имеет серьезных повреждений, а усиление требуется в связи с увеличением интенсивности движения тяжеловесных автомобилей. В этом случае перед укладкой слоев усиления устраняют все повреждения на старом покрытии (выбоины, трещины и т.д.), а при наличии неровностей укладывают выравнивающий слой.

При усилении дорожных одежд приходится учитывать, что старые дорожные одежды обычно имеют большие поперечные уклоны, чем назначаемые для современных дорог с усовершенствованными покрытиями. Необходимо смягчать их поперечный уклон путем срезки возвышения в средней части покрытия или повышения краев покрытий. Последний способ наиболее рационален. Обычно по краям покрытия на его ширину укладывают клинообразные слои выравнивания из каменных материалов, обработанных битумом (рис. 22.19).

Рис. 22.19. Схема усиления старой дорожной одежды без уширения:

а - укладка нового покрытия на всю ширину старой дорожной одежды; б - то же, после укладки по краям слоев для смягчения поперечного уклона; 1 - земляное полотно; 2 - старая одежда; 3 - новое покрытие; 4 - поднятая и укрепленная обочина; 5 - слой, смягчающий поперечный уклон

При одностороннем уширении дорожных одежд вначале со стороны уширения укладывают выравнивающий слой, а уже по нему основание на всю ширину проезжей части и покрытие. Приходится проводить работы по изменению поперечного профиля, вызванного смещением оси проезжей части в сторону уширения.

В тех случаях, когда старая дорожная одежда имеет недостаточную прочность и непригодна для использования в качестве основания для нового покрытия, старую одежду оставляют как дополнительный слой основания (рис. 22.20). Наиболее распространен этот вариант при устройстве нового цементобетонного покрытия, для которого старая дорожная одежда будет служить основанием. После уширения старой дорожной одежды ее выравнивают, создавая гладкое с ровной поверхностью основание путем россыпи, распределения и уплотнения песка, обработанного битумом, реже цементом, слоем 3-5 см.

Рис. 22.20. Схема усиления с использованием старой дорожной одежды в качестве дополнительного слоя основания:

1 - земляное полотно; 2 - старая дорожная одежда; 3 - новый дренирующий слой; 4 - новое основание; 5 - новое покрытие; 6 - новая присыпная обочина; -соответственно ширина проезжей части до и после уширения.

По сравнению с другими этот способ требует меньших первоначальных затрат, но применим, когда недостаточная прочность дорожной одежды связана с частичной потерей прочности материалов или слоев покрытия. Перед укладкой слоев усиления устраняют повреждения на старом покрытии (выбоины, трещины) и при необходимости укладывают выравнивающий слой.

На старых гравийных и щебеночных покрытиях (необработанных или обработанных органическим вяжущим) слой усиления целесообразно устраивать из влажных органоминеральных смесей.

Для усиления дорожных одежд облегченного типа можно использовать черный щебень прочных пород в горячем или теплом состоянии, с пропиткой битумным шламом на основе битумных паст. Толщину слоя и глубину пропитки назначают в зависимости от требуемой прочности дорожной одежды, при этом минимальная толщина 5 см, максимальная - 10 см.

Для способа пропитки используют мало- или среднепористый битумный шлам типа В (согласно нормативным документам) с массовой долей зерен крупнее 2 мм в минеральном материале не более 10 %. С целью придать битумному шламу требуемую текучесть в него добавляют пластификатор (ацетат натрия, СДБ и др.) 0,03-0,06 % по массе.

Черный щебень укладывают щебне- или асфальтоукладчиком на предварительно очищенное старое покрытие. Уплотняют слой катками на пневматических шинах (6-8 т) за два-три прохода по каждому следу. Сразу после остывания черного щебня разливают битумный шлам (его расход 20-40 кг/м²). Для распределения шлама используют навесные распределители к пасторастворовозу ПС-402.

При усилении асфальтобетонных покрытий необходимо максимально использовать старый асфальтобетон. С этой целью применяют технологию регенерации способами термопрофилирования или удаления. Способ удаления заключается в том, что покрытие разрыхляют на глубину, превышающую толщину верхнего слоя не менее чем на 3 см, а разрыхленный асфальтобетон регенерируют на месте или используют повторно на другом объекте.

Если усиливают дорожную одежду традиционным способом, поверх старого покрытия укладывают один или несколько слоев асфальтобетона. Старое покрытие очищают с помощью механических щеток и смачивают органическим растворителем (соляровым маслом, керосином) в количестве 0,1-0,15 л/м² с помощью краскопульта или распылителя; затем поверхность подгрунтовывают жидким битумом по норме 0,3-0,5 л/м².

При наличии неровностей на старое покрытие прежде необходимо уложить выравнивающий слой. Если глубина неровностей более 5 см, применяют крупнозернистую пористую смесь или щебень, обработанный битумом. При меньшей толщине укладывают мелкозернистую смесь асфальтоукладчиками с последующим уплотнением катками.

При усилении старых дорожных одежд необходимо считаться с некоторыми их особенностями. Усиление, особенно тонкими слоями, может быть обеспечено только при прочной связи нового покрытия со старым. Между тем старые покрытия, как правило, имеют разнообразные трещины, выбоины, сколы кромок и другие разрушения и деформации. Поверхность их обычно запылена, загрязнена и в нее впитались капли масла, теряемого автомобилями. Укладка нового свежего материала, обработанного вяжущими, на такую поверхность не гарантирует необходимого сцепления между ними. Опыт показывает, что при укладке на тщательно очищенное старое асфальтобетонное покрытие нового слоя асфальтобетонной смеси толщиной 3-6 см на покрытии неизбежно повторяются дефекты старого покрытия. Уже через год все трещины и неровности старого покрытия начинают воспроизводиться на новом покрытии, причем тем скорее, чем меньше толщина нового слоя. Укладка нескольких тонких слоев также не дает хороших результатов. На подходах к некоторым московским мостам толщина старого асфальтобетона достигает 0,8 и даже 1,2 м. Когда на такое старое покрытие для его улучшения и выравнивания укладывают новый тонкий слой асфальтобетонной смеси, этот слой неизбежно растрескивается. Попытка устройства покрытия общей толщиной 12-15 см в виде последовательно укладываемых трех слоев также не всегда достигает цели. На покрытии, состоящем из трех слоев асфальтобетона, перекрывающих старое цементобетонное покрытие Московской кольцевой автомобильной дороги, уже через год появились поперечные трещины. Объяснение этому положению дал еще Л.Б. Гезенцвей [27] указывая, что длительный перерыв в укладке, при котором нижний слой продолжительное время остается открытым, приводит к загрязнению его поверхности, а интенсивное движение автомобилей по нижнему слою делает его поверхность гладкой, шлифованной. Кроме того, при раздельной укладке слои остывают не одновременно и поэтому не работают как сплошной общий слой.

По исследованиям проф. Н.Н. Иванова, асфальтобетонное покрытие оказывает достаточное сопротивление трещинообразованию при толщине слоя не менее 12-15 см.

Укладка толстого слоя смеси позволяет получать большую плотность асфальтобетона за счёт более медленного охлаждения и соответственно увеличения периода укатки при оптимальных температурах.

Установлено, что при увеличении толщины слоя в 2 раза время охлаждения возрастает в 3 раза (рис. 22.21); асфальтобетонная смесь, уложенная при температуре 140 °С, через 60 мин имеет следующую температуру в зависимости от толщины слоя (температура воздуха 25°С) [24]:

при тех же условиях продолжительность укатки (время до охлаждения смеси до 60 °С) равна: