3.6. Дорожная одежда автомобильных дорог

Дорожная одежда представляет собой искусственно созданную конструкцию, укладываемую на поверхность земляного полотна (или пролетное строение мостовой конструкции) из материалов, хорошо сопротивляющихся воздействию движения и природных факторов. На дорогах высоких категорий ее стоимость составляет до 60 % общей стоимости дороги.

Под воздействием вертикальных и горизонтальных сил в дорожной одежде возникают напряжения, быстро затухающие по глубине. Такое распределение напряжений в дорожной одежде позволяет делать ее многослойной с уменьшающейся сверху вниз прочностью слоев (рис.3.16).

В классическом варианте дорожная одежда состоит из верхнего слоя -дорожного покрытия, нижнего слоя - дорожного основания и дополнительных слоев.

Дорожное покрытие - это одно- или многослойная верхняя часть дорожной одежды, устраиваемая на дорожном основании непосредственно воспринимающая нагрузки от транспортных средств и предназначенная обеспечивать заданные эксплутационные требования и защищать дорожные основания от воздействия атмосферных факторов.

Дорожное основание - это нижний несущий слой дорожной одежды, воспринимающий нагрузку от автомобилей совместно с покрытием и предназначенный для ее распределения на дополнительные слои или непосредственно на грунт земляного полотна.

Дополнительный слой - это конструктивный слой основания, выполняющий защитные функции слоев дорожной одежды (дренирующие, морозозащитные, противозаиливающие и др.).

Все дорожные одежды делят по степеням их капитальности и степени обеспечения требований автомобильного движения на три группы:

- усовершенствованного типа - покрытия, укладываемые на прочных основаниях; подразделяются на капитальные - цементобетонные и

асфальтобетонные на прочных каменных основаниях, и облегченные

- покрытия из щебня или гравия, обработанного органическими вяжущими материалами на основаниях из камня или укрепленного грунта;

- переходного типа - щебеночные, гравийные, шлаковые покрытия, булыжные мостовые и покрытия из грунтов, укрепленных вяжущими материалами;

- низшего типа - грунтовые, укрепленные гравием или щебнем.

Примеры конструкций типовых дорожных одежд с различными покрытиями показаны на рис.3.17.

3.17. Примеры конструкций дорожных одежд

с различными покрытиями:

а - цементобетонное покрытие; б - асфальтобетонное покрытие на щебеночном основании; в — асфальтобетонное покрытие на бетонном основании; г - асфальтобетонное покрытие на цементогрунтовом основании; д - черное щебеночное покрытие по способу пропитки; е - черное гравийное покрытие по способу смешения на дороге; ж - гравийное покрытие; з - булыжная мостовая; 1 - цементобетон; 2 - битумопесчаная прослойка; 3 - слой щебня, гравия и грунта, обработанный вяжущими; 4 - морозозащитный песчаный слой; 5 - мелкозернистый асфальтобетон; 7 - щебеночный слой; 8 - цементогрунт; 9 - щебеночный слой по способу пропитки; 10 -гравий, обработанный вяжущим; 11- гравий; 12-мостовая

Наиболее распространённая в нашей стране дорожная одежда усовершенствованного типа - это дорожная одежда с асфальтобетонным покрытием на щебёночном или гравийном основании (см. рис.3.17, б).

Асфальтобетонные покрытия строят из двух или трёх слоев асфальтобетонной смеси, уложенной на прочное основание и тщательно уплотнённой проходами катков.

Асфальтобетон - искусственный строительный материал, который получается при уплотнении в горячем состоянии смеси, состоящей из подобранного по крупности каменного остова (щебня или гравия) и песка, связанных между собой смесью минерального порошка с битумом.

Битум - органический вяжущий материал, вырабатываемый из остаточного продукта перегонки нефти. В зависимости от состава асфальтобетонной смеси его вводят в количестве 3,5-9 %.

Порошок минеральный - механически измельчённый минеральный материал, в значительной мере (не менее, чем на 75%) состоящий из частиц размером меньше 0,07 мм, вводимый в состав асфальтобетонной смеси в целях повышения тепло- и водоустойчивости битума, увеличения плотности минерального скелета и повышения механической прочности асфальтобетона.

Асфальтобетонную смесь готовят в специальных установках, в которых нагретый каменный материал тщательно перемешивается с расплавленным битумом и минеральным порошком.

Готовую смесь в горячем состоянии слоями толщиной 4-5 см укладывают на подготовленное твёрдое основание из щебня, гравия и уплотняют катками.

Более износостойкой дорожной одеждой усовершенствованного типа является дорожная одежда с цементобетонным покрытием (см. рис 3.17,а).

Цементобетон - это рационально подобранная смесь из цемента, песка, щебня (или гравия), воды, образующая после твердения прочный искусственный материал - бетон.

Для устройства так называемых монолитных цементобетонных покрытий бетонную смесь приготавливают в бетономешалках и подвозят на место работ в автомобилях-самосвалах или бетоновозах. Укладывают смесь равномерным слоем при помощи комплектов бетонораспределительных и отделочных машин. Для компенсации деформаций из-за колебаний температуры устраиваются швы расширения и сжатия. Считается, что для набора расчётной прочности бетону требуется около месяца (28 дней).

Применяются и сборные цементобетонные покрытия из железобетонных плит.

Срок службы цементобетонных покрытий примерно в два раза выше, чем у асфальтобетонных. Но они более жёсткие и требуют во избежание появления трещин прочных, качественных оснований из каменных материалов.

Усовершенствованные облегчённые покрытия представляют собой слой из щебня или гравия, в который для повышения сцепления отдельных щебёнок между собой вводят органические вяжущие битумы или дёгти (дёготь - продукт перегонки без доступа воздуха, каменного угля, торфа, сланцев, древесины).

Органическое вяжущее объединяет каменные материалы в монолитное целое, что повышает сопротивление одежд воздействиям автомобилей и придаёт одеждам водонепроницаемость.

Вяжущее вводят способом смешения на дороге или пропиткой.

Смешение на дороге - технологический процесс устройства слоев усовершенствованных покрытий из каменных материалов (щебень, гравий, шлак), обрабатываемых органическими вяжущими обычно без подогрева путём их перемешивания в установке на месте работ или непосредственно на земляном полотне, или на основании дорожной одежды дорожными фрезами или автогрейдерами с дальнейшим уплотнением разложенной и предварительно разровненной смеси.

Пропитка - технологический процесс устройства или восстановления слоев усовершенствованных покрытий облегчённого типа, заключающийся во введении обычно разогретых вязких битумов в покрытие путём розлива по поверхности слегка прикатанного слоя щебня одинаковых размеров. После просачивания вяжущего в глубь россыпи покрытие засыпается мелким щебнем и уплотняется тяжёлыми катками.

Частный случай пропитки - поверхностная обработка, представляющая собой технологический процесс создания слоев износа или шероховатой поверхности асфальтобетонных покрытий путём розлива на поверхности дорожной одежды разогретого вязкого битума с последующими россыпью по нему прочных каменных подобранных материалов (от 5 до 20 мм) и прикаткой. Поверхностная обработка - наиболее быстрый и надёжный способ повышения безопасности дорожного движения в местах, где причиной дорожно-транспортных происшествий является скользкость покрытия (на кривых малых радиусов, на подъёмах, на участках, где автомобилям приходится часто тормозить).

К дорожным одеждам усовершенствованного типа с капитальными покрытиями относятся также усовершенствованные мостовые (естественная, изготовленная из природного камня, или искусственная, получаемая из специальных глин путём обжига при высокой температуре, брусчатка).

Наиболее распространённые дорожные одежды с покрытием переходного типа - щебёночные и гравийные.

Щебёночные покрытия устраивают из необработанных искусственно дроблёных каменных материалов, укладываемых с целью расклинки слоями (сначала слой крупного щебня с частицами размером 50-75 мм, затем слой более мелкого щебня - клинец размером 15-25 мм и слой мелочи размером 5-15 мм) и уплотняемых послойно катками.

Гравийное покрытие устраивается из гравийной смеси с расклинкой и уплотнением. Гравийная смесь укладывается в один или два слоя обычно по всему поперечному профилю земляного полотна (от бровки до бровки), сводя толщину слоя к нулю на обочинах.

Гравийная смесь представляет гравийный материал в виде природной или искусственно составленной смеси с содержанием фракций гравия размером более 5 мм в количестве от 50 до 80% (остальное - более мелкие частицы и песок).

Гравий - осадочная, обломочная, рыхлая горная порода, образовавшаяся в результате естественного разрушения горных пород и состоящая из различных по крупности обломков этих пород и минералов с различной степенью окатанности.

К дорожным одеждам с покрытием переходного типа относятся также дорожные покрытия и основания из грунтов, улучшенных добавками вяжущих.

Наибольшее распространение получило укрепление грунтов неорганическими вяжущими - цементом (цементогрунт) и известью (используется только в основаниях дорожных одежд). Смешение грунта с вяжущими и водой производится грунтосмесительными машинами или непосредственно на дороге или в стационарных установках. В заключение так же, как и другие, это покрытие уплотняется катками.

К дорожным одеждам с покрытием низшего типа относятся грунтовые дороги, не имеющие искусственного покрытия и лишь в крайних случаях для обеспечения проезда укрепляемые гравием или щебнем. На грунтовых дорогах для обеспечения водоотвода могут устраиваться боковые водоотводные канавы, а проезжая часть для повышения ровности профилируется автогрейдерами. Движение по грунтовым дорогам обеспечивается только в сухие периоды года.