17.3. Конструкции дорожных цементобетонных покрытий и оснований

Жёсткими называют дорожные одежды с конструктивными слоями из цементобетона. В зависимости от технологии строительства жёсткие покрытия и основания подразделяют на монолитные, сборные, сборно-монолитные и из укатываемого бетона. Цементобетонные покрытия и основания могут быть неармированными, армированными (в том числе непрерывно армированными) и дисперсно армированными. Покрытия выполняют одно- и двухслойными. В общем случае жёсткая дорожная одежда с покрытием монолитного типа имеет следующие конструктивные слои: покрытие, выравнивающий слой, основание, дополнительный слой основания (рис. 17.1).

Выравнивающий слой, как правило, устраивают в случае применения при строительстве покрытий комплекта машин, перемещающихся по рельс-формам. Выравнивающий слой из необработанного песка устраивают толщиной 5 см, а из чёрного песка толщиной 3 см. Этот слой предназначен главным образом для снижения сил трения, возникающих при перемещении плит покрытия по основанию вследствие изменения температуры, выравнивает неровности основания, более равномерно распределяет силовое воздействие колёс автомобилей и уменьшает напряжения от коробления плит покрытия.

Рис. 17.1 Поперечные разрезы типовых дорожных одежд с цементобетонным покрытием, устраиваемых комплектами машин:

а - со скользящими формами; б - с применением рельс-форм; 1 - покрытие; 2 - выравнивающий слой; 3 - основание; 4 - дополнительный слой основания; 5 - земляное полотно; 6 - укреплённая полоса

При применении высокопроизводительных машин с автоматической системой обеспечения ровности для строительства оснований из материалов, укреплённых вяжущими, необходимость в устройстве выравнивающего слоя отпадает.

На автомобильных дорогах I и II категорий основания устраивают из каменных материалов (щебня, гравия, гравийно-песчаных смесей), укреплённых цементом или отходами промышленности, обладающие вяжущими свойствами, из тощего бетона, а также из песка и супесей, укреплённых цементом [38]. На дорогах II и III категорий строят основания из грунта, укреплённого органическим вяжущим, из подобранного щебёночного и гравийного материала или шлака. При соответствующем технико-экономическом обосновании на дорогах III категории строят основания из каменных материалов и грунтов, укреплённых неорганическим вяжущим.

На отдельных участках с расчётной интенсивностью движения до 4000 авт./сут допускается применять при использовании рельсового комплекта машин основания из песка или песчано-гравийных смесей.

При строительстве покрытий комплектом машин со скользящими формами для обеспечения прохода гусениц машин ровное и прочное основание устраивают не менее чем на 2,1 м шире покрытия. Требуемую толщину основания из песчаных и супесчаных грунтов, укреплённых цементом, из тощего бетона, а также из щебня, шлака или гравия определяют расчётом, однако она не должна быть меньше 15 см при движении по основанию автомобилей-самосвалов грузоподъёмностью до 7 т. При использовании автомобилей грузоподъёмностью от 7 до 12 т толщина основания из укреплённых цементом грунтов и каменных материалов 1 класса прочности должна быть не менее 16 см.

Дополнительный слой основания устраивают из морозостойких и дренирующих материалов. В отдельных случаях предусматривают морозозащитный слой из материалов, укреплённых вяжущими, для обеспечения постоянной толщины слоев и прохода машин, строящих дорожную одежду, без разрушения поверхности слоев.

Толщину плит покрытия и толщину всех конструктивных слоев определяют расчётом при проектировании дорожной одежды [39]. В зависимости от категории дороги, расчётной интенсивности движения, материала основания и природно-климатических условий района строительства толщина покрытия обычно равна 18-24 см.

Для снижения напряжений, возникающих при суточных и сезонных изменениях температуры воздуха, в цементобетонных покрытиях устраивают температурные швы сжатия, коробления, расширения и рабочие. Кроме перечисленных поперечных температурных швов устраивают и продольные швы. Продольный шов требуется при ширине покрытия более 4,5 м, для предупреждения появления извилистых продольных трещин, образующихся от воздействия транспортных средств, неоднородного пучения и осадки земляного полотна.

Швы расширения (рис. 17.2) предназначены для восприятия перемещений плит при их расширении под действием высоких летних температур. При правильном устройстве швов расширения они устраняют перенапряжение плит и исключают отрицательное влияние этих напряжений на продольную устойчивость покрытия, сколо- и трещинообразование. В швах расширения покрытие разрезают по всей ширине и на всю толщину устанавливают прокладки из дерева, пенополиуретана и других материалов. Верхнюю часть швов расширения заполняют герметизирующими материалами.

Рис. 17.2. Конструкции поперечных швов расширения:

а - устраиваемые в покрытии; б - перед искусственными сооружениями; 1 - штыри; 2 - каркас-корзинка; 3 - деревянная доска-прокладка; 4 - битумная обмазка; 5 - колпачок из резины или полиэтилена; 6 - мастика; 7 - воздушный зазор в колпачке; 8 - герметизирующий материал или готовая резиновая прокладка; 9 - пористый легкосжимаемый материал

Швы сжатия (рис. 17.3) устраивают между швами расширения, чтобы предупредить появление трещин, возникающих в покрытии вследствие изменения температуры, усадки бетона и неоднородных деформаций земляного полотна. В швах сжатия покрытие разрезают по всей ширине на глубину не менее 1/4 толщины. Ниже этой прорези в последующем возникает трещина, так как при сокращении плиты от понижения температуры вследствие трения между плитой и основанием в бетоне плиты возникает растяжение.

Рис. 17.3. Схема расположения штырей в швах цементобетонного покрытия:

1 - шов расширения; 2 - шов сжатия при основании из каменных материалов и из грунтов, укреплённых вяжущим; 3 - шов сжатия при основании из материалов, не укреплённых вяжущими (песок, щебень, шлак, гравийно-песчаная смесь); 4 - штыри

Расстояние между швами сжатия (длину плиты) назначают по расчёту в зависимости от толщины плиты и природно-климатических условий. Длину неармированных плит назначают в пределах, указанных в табл. 17.7.

Таблица 17.7

После нарезки швов в затвердевшем бетоне нарезчиком швов с алмазными дисками и очистки шва сжатым воздухом в него запрессовывают уплотнительный шнур, обрабатывают стенки праймером и производят герметизацию.

Швы коробления повышают продольную устойчивость покрытия, уменьшают в плитах температурные напряжения, повышают трещиностойкость и транспортно-эксплуатационные качества покрытия. Швы коробления размещают через один шов сжатия. Швы коробления не устраивают в плитах длиннее 6 м. Рабочие швы применяют в конце рабочей смены или при перерыве бетонирования покрытия более чем на 3 ч.

Рабочие швы устраивают по типу швов расширения. Для частичной передачи нагрузки с плиты на плиту и для исключения образования ступеней между плитами поперечные и продольные швы армируют (рис. 17.4).

Рис. 17.4. Конструкции поперечных швов сжатия и продольного шва: