20.4. Устройство шероховатого слоя износа методом втапливания щебня

Одним из высокоэффективных и экономичных способов создания прочного, шероховатого и износостойкого слоя, особенно на дорогах с интенсивным движением грузовых автомобилей и автомобилей с шипами, является способ втапливания щебня.

Втапливание щебня - это способ устройства шероховатого слоя износа путем укладки тонким слоем песчаной или мелкозернистой малощебенистой асфальтобетонной смеси типа В или Д, ее предварительного уплотнения, немедленного распределения прочного щебня слоем в одну щебенку и вдавливания (втапливания) его катками в слой свежеуложенного асфальтобетона. Толщина слоя асфальтобетона должна быть не менее 3 см (рис. 20.10).

Рис. 20.10. Схема втапливания щебня в слой уложенной асфальтобетонной смеси:

1 - нижний слой асфальтобетонного покрытия; 2 - разлитое вяжущее; 3 - асфальтобетонная смесь для верхнего слоя; 4 - рассыпанный одномерный щебень; 5 - щебень после уплотнения, втопленный в асфальтобетонную смесь

Щебень, который втапливают в асфальтобетонную смесь, должен быть приготовлен из прочных, I-II класса прочности износостойких и малошлифующихся изверженных и метаморфических горных пород или аналогичных им по качеству шлаков. Используется одномерный щебень размерами 10-15, 15-20 или 20-25 мм, обработанный битумом с расходом 1-1,3 % от массы щебня.

Обработка щебня вяжущим осуществляется в асфальтобетонном смесителе при температурах 140-170°С при использовании битумов БНД 60/90 и БНД 90/130; при температурах 110-160°С при использовании битумов СГ 130/200, МГ 130/200; при температурах 80-120°С при использовании битумов СГ 70/130, МГ 70/130. Вяжущее должно полностью обволакивать щебень и не стекать с него. Целесообразно осуществлять обработку щебня вспененным битумом. Для повышения сцепления вяжущего с щебнем используются ПАВ.

Температура нагрева щебня и вяжущего при смешении зависит от марки последнего, температуры и влажности воздуха (табл. 20.5). При большей влажности и холодной погоде необходимо придерживаться верхних пределов температуры вяжущих.

Лучшие результаты по качеству шероховатого слоя достигаются при втапливании горячего черного щебня в горячий асфальтобетон. Такая технология возможна при наличии одного смесителя для синхронного приготовления черного щебня и другого смесителя для приготовления асфальтобетона. Возможно втапливание холодного черного щебня в горячий асфальтобетон, при этом щебень должен обрабатываться вяжущим заблаговременно (например, в зимний период).

Таблица 20.5

Щебень и вяжущее тщательно дозируют. Щебень, обработанный вяжущим, при применении его горячим сразу после приготовления доставляют к месту строительства и укладывают на покрытие. Холодный щебень можно хранить до 4-8 месяцев на складе. Применение горячего щебня повышает качество шероховатого покрытия, но требует более высокой культуры труда.

Слои износа по способу втапливания щебня применяют при строительстве новых покрытий, при реконструкции, усилении и ремонте, любых типов капитальных и переходных покрытий.

При строительстве асфальтобетонного покрытия немедленно после распределения смеси асфальтоукладчиком рассыпают одномерный щебень с последующим уплотнением смеси и одновременным втапливанием щебня. Щебень распределяют самоходным распределителем или распределителем, работающим на прицепе к асфальтоукладчику (рис. 20.11). Для погрузки в бункер распределителя щебня, доставляемого автомобилями-самосвалами, применяют ковшовые погрузчики.

Рис. 20.11. Технологическая последовательность строительства покрытия с втапливанием в него щебня распределителем на прицепе к асфальтоукладчику:

1 - автомобиль-самосвал; 2 - асфальтоукладчик; 3 - щебнераспределитель; 4 - каток

При реконструкции, усилении или ремонте покрытий для применения способа втапливания предварительно подготавливают старое покрытие как для поверхностной обработки.

Технология работ включает следующие операции (рис. 20.12):

очистка покрытия от пыли и грязи, ямочный ремонт, заливка трещин, устранение неровностей;

подгрунтовка, то есть розлив жидкого битума или битумной эмульсии с расходом соответственно 0,3-0,5 л/м² или 0,5-0,8 л/м²;

укладка малощебенистой или песчаной асфальтобетонной смеси слоем 2-4 см и предварительное уплотнение трамбующим брусом асфальтоукладчика. Эта операция производится, когда подгрунтовка впитается или загустеет;

немедленное распределение щебня слоем в одну щебенку при помощи щебнераспределителя с боковой загрузкой или с загрузкой его грейферным погрузчиком из самосвала, идущего сбоку от щебнераспределителя. Расход щебня зависит от размера фракции:

щебень фракции (5-10) мм - (03-1,1) м³/100 м²;

щебень фракции (10-15) мм - (1,1-1,2) м³/100 м²;

щебень фракции (15-20) мм - (1,2-1,4) м³/100 м².

Во время распределения щебня температура уложенной смеси на покрытии должна быть не менее 90-110°С для горячих смесей и 60-80°С для теплых;

втапливание щебня за один-два прохода легких катков и немедленная укатка средними и тяжелыми катками на пневматическом ходу при постепенном повышении скорости их движения от 2 до 15 км/ч.

Число проходов катков и продолжительность укатки устанавливают в зависимости от толщины уложенного слоя, типа смеси и ее температуры и температуры окружающего воздуха. Так, при толщине слоя 4 см и температуре воздуха 20°С число проходов средних катков составляет 4-5, а тяжелых 8-10.

Рис. 20.12. Основные технологические операции по устройству шероховатого слоя износа методом втапливания:

1 - подготовительные работы; 2 - подгрунтовка; 3 - укладка и предварительное уплотнение смеси; 4 - распределение щебня; 5 - втапливание щебня и укатка

В результате уплотнения щебенки втапливаются в слой асфальтобетона на 0,8-0,9 своей высоты и образуют вместе с асфальтобетонной смесью монолитный слой с шероховатой поверхностью. Такая конструкция слоя называется «щебень в обойме».

Срок службы слоя износа из втопленного щебня 6-10 лет при интенсивном и тяжелом движении.

В Австрии, Венгрии и ряде других стран применяется другая технология устройства шероховатого слоя износа методом втапливания. Отличие состоит в составе асфальтобетонной смеси, степени ее предварительного уплотнения. В такую смесь входит 35-40 % щебня, полученного путем дробления мелкого гравия с размером щебенок до 15 мм (максимум до 20 мм), около 55 % песка, 8 % минерального порошка и около 8 % модифицированного битума с пенетрацией 50.

Горячую асфальтобетонную смесь укладывают толщиной 3,5-4 см и сразу уплотняют вибробрусом асфальтоукладчика до степени уплотнения 0,85. Немедленно на горячий слой распределяют слоем в одну щебенку черный щебень фракций 12-20 мм с расходом 10-12 кг/м² и втапливают гладковальцовыми вибрационными катками.

Щебень для втапливания получают дроблением прочных гранитных пород и обрабатывают его в установке модифицированным вязким битумом с пенетрацией 30-40 и расходом 1 % от массы щебня. При этом щебень нагревают до 220°С, а битум до 180°С.

После перемешивания обработанный щебень охлаждают водой и используют для втапливания. В результате получают плотный, очень прочный и шероховатый слой износа с высокими сцепными качествами. Эти слои отличаются большей шероховатостью и значительно большим сроком службы, чем слои износа, построенные по способу поверхностной обработки с применением тех же вяжущих и минеральных материалов.