Из истории изобретения бетона. Армирование бетонной дороги Приготовление бетонной смеси

Главный материал, применяемый для обустройства дорог – асфальт. Спустя несколько лет такое покрытие нуждается в ремонте, потом его эксплуатационные свойства ежегодно восстанавливаются. Бетонное покрытие гораздо лучше асфальтового, однако применяется оно ограниченно. Этому есть свои причины, связанные с недостаточным финансирование, низким производительным уровнем, особенностями климатических условий, недостаточным количеством цемента нужных марок, рельефными участками местности. Эта технология в России особой популярностью пока не пользуется, так как дороги из асфальта обходятся значительно дешевле. Однако отметим, что постепенно стоимость данных видов полотна медленно уравнивается. Начинает вестись строительство бетонных дорог, мостов, взлетно-посадочных полос на аэродромах.

Преимущества бетонных дорог

Такие покрытия обладают определенными достоинствами:

• дорога из бетона отличается хорошей прочностью, в ремонтных работах не нуждается. Покрытие способно эксплуатироваться не менее четырех десятков лет, а для асфальта этот срок ограничен десятилетием с ежегодными ремонтами;
• автомобильная техника расходует меньшее количество горючего. Связано это с тем, что во время движения большегрузного автомобиля дорожный бетон не подвергается деформированию, от чего транспортному средству необходимо для перемещения на пятую часть топлива меньше;
• покрытие отличается устойчивостью к резким изменениям климатических условий. На него не оказывают влияния проливные дожди либо резкие перепады температурного режима;
• происходит сохранение чистоты воздуха, ведь автомобилям необходимо меньшее количество горючего, выхлопные газы которого загрязняют окружающую среду;
• природные ресурсы расходуются экономно. Для изготовления бетона необходим известняк, а для получения асфальта используется нефть.

Технология строительства

Устройство бетонных дорог включает в себя определенные этапы:

1. Готовится грунтовое основание. Его укатывают для достижения нужной плотности, при необходимости – увлажняют либо просушивают.
2. Организуется отведение воды, чтобы продлить эксплуатационный период полотна и придать езде безопасность.
3. Устраивается подстилающий слой. Он представляет собой песчаную прослойку, толщина которой составляет до двух до четырех десятков сантиметров.
4. Выполняется сборка опалубочной конструкции. Элементы ее изготавливаются из пиломатериалов, при этом учитывается высота заливки.

Если вода просачивается в грунт, дорожное покрытие постепенно разрушается.

Технология строительства сложная, и каждый этап будет рассматриваться подробно.

Структура бетонной дороги

Полотно включает в себя определенные слои:

• подстилающий – для его устройства используют щебенку, которая дренирует грунтовую воду, и песок, с чьей помощью компенсируются возникающие нагрузки;
• укрепляющий – представлен низкосортным бетоном, связывающим подсыпной слой;
• дорожное полотно – бетонная поверхность.

Конструкция бетонной дороги под тяжелые автомобили выполняется из напряженного и ненапряженного железобетона, арматурная каркасная основа в которых не дает возможности камню растрескиваться от тяжести грузовых машин.

В частных видах строительных работ или при обустройстве бетонного покрытия дорог на перенасыщенных влагой грунтах на песчаную подушку выкладывается гидроизоляционный материал, предотвращающий сильное намокание дорожного полотна, последующую за этим коррозию камней и арматуры. В качестве гидроизолирующего материала применяют обычный рубероид.

Выполнение работ

Более подробно разберемся, что собой представляет тот или иной строительный этап бетонирования автодорог.

Подготовка

Сложность представляют земляные работы, да и стоят они достаточно дорого. Их началу предшествует составление подробного проектного решения, выводы которого основаны на геологических исследованиях местности. Если есть такая возможность, то бетонирование дорог выполняют горизонтально, снимая небольшие холмы или закладывая в углубления уплотненную породу.

Если ведется строительство крупной автомобильной магистрали, то слой плодородной земли снимается в полном объеме, а для устройства бетонной дороги во дворе достаточно будет удалить от пятнадцати до двадцати сантиметров почвы.

Подготовленная основа уплотняется катками и вибрационными механизмами, отличающимися большим весом.

Данный этап считается ответственным моментом, так как от прочности основы зависит показатель жесткости и целостность дорожного покрытия, даже когда динамические нагрузки довольно интенсивны.

Во время выполнения земляных работ продумывается устройство дренажной системы, чтобы была возможность отвода грунтовой и дождевой влаги. С этой целью основу выводят в плоскости, уклонный угол которой составляет от двух до четырех градусов. По бокам дороги устанавливают желоба из бетона или устраивают откосы естественного типа, по склонам которых вода будет попадать в приемные колодцы либо уходить в грунт.

Подстилочный слой

Устраивается песчаная подушка, толщина которой равна двадцати – сорока сантиметрам. Этот элемент можно не делать, но он отлично защищает от поступающей из земли влаги, улучшает процесс дренажа. Подстилочная прослойка необходима, чтобы предотвращать размытия и вспучивания во время морозов, что приводит к образованию впадин и трещин в монолитном бетоне.

Больше всего проблем появляется на глиняных, торфяных и иных участках местности, способных удерживать в себе воду. В большинстве случаев такие слои частично удаляют, дно засыпают крупными камнями и гравием. Укатанный слой по высоте достигает тридцати сантиметров. От подобной подготовки будут зависеть расходы и время, необходимое для строительства.

Минимальное значение толщины основы зависит от вида грунта и климатических условий. Определяют ее по специальной таблице. Если слой выкладывается из различных материалов, то между ними расстилается геотекстиль.

Выравнивают слои в соответствии с запроектированными уклонами. Каменные засыпки укрепляются вяжущими материалами – цементом, гранулированным шлаком от металлургического производства, в который добавлена негашеная известь, золой теплоэлектростанций, молотым шлаком.

Опалубка

Для изготовления этой конструкции применяют доски, высота которых соответствует уровню заливки бетона для дороги. Как правило, равна она десяти – пятнадцати сантиметрам. Определяясь с ее размерами, необходимо учесть, что по краям бетона устраиваются ребра, улучшающие прочность. Толщина досок не должна быть менее 5-ти см. Каждый элемент конструкции должен покрываться специальным составом, который облегчит отсоединение от застывшего бетона.

К деревянным опалубочным щитам предъявляются требования по уровню прочности от распора их свежей бетонной массой и усилий, которые возникнут в результате трамбовки.

Если применяется тяжелая техника для строительства дорог из бетона, которой уплотняется бетон, то следует устанавливать опалубку, изготовленную из стального материала. Прослужит она значительно дольше. В основе каждого элемента заложена подошва, улучшающая устойчивость.

Опалубочные секции выставляются в одну линию, прочно фиксируются. Это особенно важно, если вибрирование бетонной массы выполняется тяжелыми механизмами. В местах, где уровень основания снижается, под опалубку льется тощий бетон, чтобы улучшить устойчивость.

Армирование

Если технологический процесс устройства бетонной дороги предполагает такой вид работ, то арматура должна представлять собой металлическую сетку, площадь ячеек в которой достигает 150 мм. кв. Такой выбор материала даст возможность избегать расширений и появления трещин в бетонной толще.

Укладка арматурной сетки выполняется в процессе заливки бетонной смеси на высоте в три – четыре сантиметра от нижнего уровня. Перед этим залитый бетон разравнивается, устилается каркасная сетка, при необходимости – фиксируется. Теперь можно продолжать работу.

Заливка

Подстилочная прослойка укрывается материалом, устойчивым к промоканию, гидроизоляцией, либо просто увлажняется. Дорожный бетон, соответствующий ГОСТу, выкладывается по толщине единым разом. Когда применяется армирование, то процесс выполняется этапами.

Бетон для дороги, марка которого отвечает всем требованиям, наносят быстро, так как он не отличается продолжительной жизнеспособностью. Добавлять воду в массу не рекомендуется, потому что ухудшатся механические свойства покрытия. Так как строительные объемы большие, к месту выполнения работ поставляют приготовленный в заводских условиях дорожный цемент. Смесь выгружают по одному кубометру и разравнивают, чтобы придать всему слою одинаковую плотность.

Оптимальный вариант укладки бетонного полотна – двумя или тремя слоями.

Уплотняется бетонная смесь специальными механизмами, представленными деревянными или металлическими брусами, на которые воздействую укрепленные на них пневмомолоты. Такое приспособление опускается в смесь, начинает перемещаться в ней. Обработав один участок, брус перемещают далее.

Если применяется армирование, то вибрационное устройство должно располагаться в пяти – семи сантиметрах выше верхнего края каркаса.

В специальной машине кроме вибрационного устройства имеется еще и разравнивающее приспособление, расположенное впереди.

Бетонный состав должен быть пластичным и достаточно подвижным, но не очень жидким, чтобы не мог оплывать, перетекая через опалубочные щиты. Все это негативно скажется на прочности покрытия.

Нарезка швов

Обязательное условие – устройство деформационных швов. Такой вид работы возможен при достижении бетоном определенного уровня прочности, составляющего 50 – 60 процентов. В таком виде полотно способно выдержать вес не только рабочего, но и специального инструмента для нарезки швов.

Таким образом компенсируется температурное расширение, которому в различной степени подвержен бетон. Сегменты дороги при сезонных изменениях не образуют трещин.

Распиловка выполняется расшивкой – специальным инструментом. Расстояния между швами определяются проектными расчетами. Как правило, для этого толщину монолитного покрытия умножают на тридцать.

Чтобы в такие швы не попадала влага, их заполняют мастикой.

Материалы для устройства полотна из бетона

М400 – универсальный бетонный состав. Прочность его позволяет выдержать нагрузки от различного колесного автотранспорта. Основу составляет портландцемент, обладающий устойчивостью к воздействию влаги. Добавляют в раствор и пластификаторы, чтобы улучшить показатели гидрофобности и прочности.

Бетонная смесь состоит из:

• цемента – 1 часть;
• щебенки – 5 частей;
• песка – 2 части.

Составы бетона и его характеристики указываются в строительном проекте.

Устройство покрытия из плит

Бетонные плиты для дороги изготавливаются следующим образом:

1. Готовятся формы нужного размера, или выставляются опалубочные щиты.
2. При необходимости готовится арматурный каркас, чтобы улучшить прочность плит.
3. Заливка выполняется готовой бетонной смесью, желательно сразу выполнять трамбовку, чтобы удалить пузыри воздуха.
4. Через некоторое время, когда бетон застынет, можно снять опалубку и дать плитам время для набора нужной прочности.

С помощью такого материала можно сделать бетонную дорогу своими руками. При соблюдении всех условий она отлично послужит вам долгое время.

Заключение

Бетонное покрытие дороги прочное, но нуждается в определенном уходе. Образовавшиеся трещины необходимо сразу заделывать, чтобы они не увеличивались в размерах. Для этого используют специальные шпатлевочные составы или бетонный раствор. Если образовался разлом, следует снять весь участок бетонного полотна.

Само слово «бетон» французского происхождения, оно стало впервые употребляться в XVIII веке во Франции. До этого водно-цементный раствор именовался по-разному. Литая кладка с каменным наполнителем называлась греческим словом «эмплектон». Древние римляне называли бетон «rudus». При обозначении таких понятий, как раствор для устройства фундаментов и стен, употреблялось словосочетание «оpus caementum». Именно под таким названием и стал известен римский бетон.

Самый первый бетон, обнаруженный археологами, относится к 5600 г. до н. э. Он был найден в поселке Лапински Вир на территории бывшей Югославии, в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетонный раствор для этого пола приготовлен с использованием гравия и местной красноватой извести.

В Египте в гробнице Теве обнаружен бетон, датируемый 950 г. до н. э. Кроме этого, бетон использовали при строительстве галерей египетских пирамид и монолитного свода пирамиды Нима.

В Древнем Риме бетон использовался в качестве строительного материала около IV в. до н. э. Материал получил название «римский бетон» и применялся примерно на протяжении 7 в. С тех пор прошли столетия, однако сооружения, построенные из римского бетона, сохранились до наших дней. Некоторые из них, например римский Пантеон, пережили несколько довольно крупных землетрясений.

Фундаментные работы в древнем Риме значительно облегчало то обстоятельство, что вулканическая почва в его окрестностях довольно долго оставалась плотной, что позволяло применять для строительства фундаментов самую обычную дощатую опалубку.

Исследования древних поселений показали, что для строительства применяли два вида бетона – искусственный и природный. Природный делали из камней, образовавшихся из обломочных частиц горных пород и связанных между собой различными минеральными веществами, например известью, гипсом или кальцитом. К природному бетону относят брекчию, конгломерат и песчаник. Когда человек придумал искусственный бетон, те же самые камни стали связывать между собой другими веществами – гипсом, глиной.

Самый простой вид бетона – глинобетон, состоящий из твердого камневидного материала из смеси глины с песком и соломой. Он приобретает достаточную прочность после просушки на солнце.

Гипсобетоном называют бетон, изготовленный на гипсовых вяжущих, получаемых на основе полуводного или безводного сульфата кальция.

Искусственные бетоны в древности не получили широкого распространения, поскольку не обладали достаточной прочностью: глина, известь и гипс размокали под водой, и строение разрушалось. Именно поэтому античные строители предпочитали использовать природные материалы. Но попытки создания искусственного вяжущего материала продолжались.

Древние римляне заметили, что известь, смешанная с так называемыми пуццолановыми (название произошло от местности Пуцциуоли неподалеку от Неаполя) добавками, напротив, приобретала еще большую твердость от воздействия воды. Известь такого типа получила название гидравлической.

О. Шуатре, известный историк архитектуры, сумел реконструировать процесс укладки каменного бетона. Для приготовления раствора известь смешивали с пуццолановыми добавками. Затем между двумя облицовочными стенами укладывали толстый слой раствора, сверху выкладывали измельченный щебень с размером зерен до 8 см. На следующем этапе раствор трамбовали до тех пор, пока он не заполнял все промежутки между щебнем.

Открытие римлянами свойств пуццолановых добавок улучшило качество римского бетона, что не могло не способствовать его дальнейшему распространению. Во II в. н. э. римляне разработали и стали использовать новые виды вяжущих веществ, например романцемент, позволивший в большей степени улучшить физико-механические характеристики строящихся бетонных сооружений.

После падения Рима многие секреты древних зодчих были утрачены. Спустя столетия английский архитектор Джон Смит обратил внимание на то, что под действием воды негашеная известь в смеси с глиной затвердевает. Он добавил к этому составу песок и каменный шлак и получил довольно прочное вещество, которое использовал при строительстве фундамента под Эддистонский маяк. Так же давно стали известны человеку и свойства вяжущих веществ – глины и жирной земли, которые приобретали относительную прочность после смешивания с водой. Однако достаточную прочность они не давали. Именно поэтому в Китае, Индии и Египте примерно за 3 тысячи лет до н. э. посредством термической обработки исходных материалов были разработаны искусственные вяжущие – гипс и известь.

В 60-х годах XIX в. французский садовник Жозеф Монье придумал самые прочные в мире кадки для деревьев из железобетона. Он просто свернул металлическую сетку и залил ее бетонным раствором. В то время Монье даже и не подозревал, что в ближайшем будущем его изобретение станет главным материалом для строительства большинства зданий, особенно высотных.

Прошли века, бетон стали использовать и в других, казалось бы далеких от строительства, отраслях – таких, например, как судостроение (в первой половине XX в. было построено множество речных и морских судов с применением железобетона), авиация (изготовление крыльев и фюзеляжей самолетов), железнодорожный транспорт (железнодорожные вагоны и рамы цистерн). Американцы пошли еще дальше: они предложили построить на Луне бетонный завод с системой специализированных складов. Для этого предполагалось доставлять с Земли бетон и другие необходимые строительные материалы, а саму доставку осуществлять с помощью специализированных транспортных кораблей.

Рассмотрим меры по защите полов на примере подвала. Прежде всего следует обратить внимание на ровность поверхности и хорошее уплотнение подстилающего слоя, расположенного под плитами пола подвала. Наиболее надежным способом обеспечения ровной поверхности основания является устройство выравнивающего бетонного слоя толщиной около 8 см.

При большой высоте засыпки котлована материал для заполнения следует укладывать и уплотнять слоями толщиной около 30–40 см.

При воздействии напора грунтовых вод пол подвала следует проектировать из жестких железобетонных плит: их размеры определяются статическим расчетом. Плиты пола, не испытывающие давления воды, должны иметь толщину не менее 120 см.

Относительно применения водонепроницаемых стяжек и уплотняющей мастичной обмазки можно сказать, что оно (применение) целесообразно лишь тогда, когда благодаря устройству плоского дренажа гарантировано, что длительного воздействия напора грунтовых вод не будет. Водонепроницаемые стяжки и уплотняющую мастичную обмазку рекомендуется укладывать лишь на арматированные, бесшовные и ровно затертые плиты пола.

Перед устройством водонепроницаемой стяжки поверхность основания необходимо очистить, смочить и смазать цементно-песчаной мастикой или грунтовкой. При этом особое внимание следует обратить на состав раствора стяжки, расход цемента, водоцементное отношение и гранулометрический состав. Добавки, обработанные в соответствии с указаниями изготовителя, также могут улучшить плотность раствора.

Стяжку следует устраивать в один рабочий цикл, толщина ее должна составлять примерно 3 см. Стяжку следует тщательно уплотнить и загладить.

Что касается уплотняющих мастик, то их следует наносить непрерывно несколькими слоями. Необходимо соблюдать установленный изготовителем минимальный расход мастики.

До затвердения водонепроницаемые стяжки и уплотняющие мастики следует защищать от неравномерного и слишком быстрого высыхания и при необходимости увлажнять.

А сразу после затвердения уплотняющую мастику нужно защитить от повреждения путем нанесения защитного слоя.

К полу подвальных помещений, как правило, предъявляются высокие требования, касающиеся, главным образом, сухости пола. Поэтому на плиту пола следует уложить гидроизолирующую пленку. Двухслойная гидроизоляция с перекрытыми стыками, проклеенная по всей поверхности и со стяжкой покрытия, предпочтительнее однослойной. Особое внимание следует обратить на достаточно широкое перекрытие швов (около 10 см) и тщательное выполнение их проклейки. А непосредственно после укладки рулонную гидроизоляцию следует закрыть защитным слоем, который с помощью разделительной пленки должен быть отделен от гидроизоляции.

Эти видов полов имеют бетонное основание, которое укладывают на бетонную подготовку – подстилающий слой с бороздчатой поверхностью. Бетонное покрытие делают из бетона марки 200 с осадкой корпуса 2 см, на щебне крупностью до 15 мм. Бетонную смесь укладывают полосами шириной 2–2,5 м, затем ограничивают площадь уложенного бетона маячными рейками и уплотняют виброрейками или площадными вибраторами, а в стесненных условиях – трамбовками.

Одновременно с укладыванием бетонной смеси на поверхность полов ее заглаживают гладилками на длинной ручке, деревянными полутерками и металлическими гладилками. Излишки цемента убирают с помощью скребка с прорезиненной лентой.

В конце укладки бетона поверхность пола отделывают с помощью гладильной доски или прорезиненной лентой. Заглаживание нужно сделать до окончательного затвердения бетонной массы.

Цементное покрытие делают на основе цементно-песчаного раствора марки не ниже 150 с осадкой конуса 3–4 см.

Строительство цементобетонных покрытий

Технология устройства цементобетонных покрытий состоит из следующих операций: – подготовительные работы; – доставка приготовленной смеси к месту укладки; – распределение смеси; – формирование конструктивного слоя; – уплотнение цементобетонной смеси; – отделка поверхности цементобетонного покрытия; – уход за свежеуложенным бетоном; – устройство швов; – герметизация швов.

К подготовительным работам при устройстве цементобетонных покрытий относятся:
1) установка копирных струн, которые обеспечивают ровность конструктивных слоев дорожной одежды и их плановое и высотное расположение при работе бетоноукл ад очных машин со скользящей опалубкой;
2) установка рельс-форм для работы комплектов машин на рельс-формах;
3) заготовка и установка арматуры и конструкций швов расширения.

Натяжение копирной струны производится с двух сторон для работы бетоноукладчика со скользящей опалубкой. Копирные струны закрепляются в кронштейнах на стойках. Стойки выставляются при помощи теодолита и нивелира на расстоянии друг от друга 4-6 м на криволинейных участках и через 15 м на прямых. Кронштейны крепятся на стойках на высоте 0,5-1,0 м от поверхности нижележащего слоя. Отклонение копирной струны от вертикальных отметок не должно превышать ±3 мм.

Установка рельс-форм - трудоемкая операция, выполняемая при помощи геодезических инструментов и автокрана. Рельс-формы предназначены для движения по ним комплекта машин и одновременно с этим являются опалубкой для бетона.

Рельс-формы должны устанавливаться на спланированное основание шириной не менее 0,5 м с каждой стороны бетонирования (из щебня, гравия или грунта, укрепленного вяжущими материалами) или на уширенное для этого основание под покрытие. Не допускается осадка основания от воздействия бетоноукладочных машин во время укладки. Для этого установленные рельс-формы следует обкатывать наиболее тяжелой машиной комплекта. Отклонение отметок рельс-форм после обкатки не должно превышать +5 мм. Непосредственно перед укладкой бетонной смеси рельс-формы необходимо смазать с внутренней стороны отработанным маслом.

Отделять рельс-формы от бетона следует с помощью приспособлений, обеспечивающих целостность боковых граней и кромок уложенного слоя, не ранее 24 часов после укладки.

При устройстве цементобетонных покрытий на участках высоких насыпей над трубами, на подходах к путепроводам, мостам производится армирование слоя покрытия.

Металлические сетки устанавливаются в проектное положение при помощи сухариков бетона или арматурных закладных деталей.

Доставку приготовленной смеси к месту укладки можно производить различными транспортными средствами, учитывая при этом объем работ и дальность транспортирования. Дальность транспортирования смеси следует рассчитывать с учетом температуры и влажности окружающего воздуха, от которых зависит скорость схватывания цементобетонной смеси. По СНиП 3.06.03.-85 смесь должна быть доставлена к месту производства бетонных работ не позднее чем за 30 минут при температуре воздуха 20-30 °С, 60 минут - при температуре 10-20 °С.

Для контроля выполнения данного условия необходимо вести строгий учет за порядком движения автотранспортных средств, если ЦБЗ обслуживает только данный объект, или каждое транспортное средство должно быть снабжено сопроводительными документами (паспорт смеси), в которых указывается марка цементобетонной смеси, подвижность смеси, время ее приготовления и место укладки. В местах выгрузки необходимо оборудовать моечные пункты для очистки кузовов автомобилей от остатков цементобетонной смеси. Автотранспортные средства должны иметь водонепроницаемый кузов с гладкой, ровной поверхностью.

Неблагоприятно сказывается длительная перевозка на качество подвижных смесей. Подвижные смеси в транспортных средствах без побуждения в пути не рекомендуется перевозить на расстояние свыше 10 км по хорошей дороге и 3 км по плохой. В качестве бетоновозов с побуждением применяют автобетоносмесители. Автобетоносмесители используют также для приготовления бетонной смеси в пути следования к месту укладки.

Дальность возки сухих смесей ограничена по экономическим соображениям расстоянием, на которое можно перевозить готовые бетонные смеси с побуждением (медленное вращение барабана 3-4 об/мин) без ущерба для качества смеси.

При устройстве цементобетонных покрытий наиболее трудоемкими являются операции по распределению, формированию, уплотнению и отделке поверхности цементобетонного покрытия. Для производства этих операций в настоящее время широко используются комплекты бетоноукладочных машин.

Развитие комплектов бетоноукладочных машин происходит по двум направлениям: создание высокопроизводительных бетоноукладочных машин со скользящей опалубкой и бетоноукладочных машин с использованием рельс-форм.

Бетоноукладчики со скользящей опалубкой представляют собой гусеничные машины, предназначенные для непрерывной укладки цементобетонных покрытий при строительстве автомобильных дорог, аэродромов, каналов. Традиционно для этих целей использовались комплекты бетоноукладочных машин ДС-100 и ДС-110 , в настоящее время на наш рынок выходит ряд фирм, предлагающих свои услуги в обновлении парка строительных машин.

Бетоноукладчики со скользящими формами фирмы «Виртген» отличаются высокой экономичностью. Их модульная конструкция позволяет быстро переоборудовать машину в зависимости от предстоящей работы.

Скользящие формы могут быть подвешены между ходовыми механизмами или сбоку методом «офсет» (со смещением). Таким образом можно использовать одну и ту же машину для устройства покрытия шириной 7,5 м и для формирования прикромочного водоотводного лотка, укрепительной полосы, направляющей стенки.

Выгрузка цементобетонной смеси осуществляется непосредственно на основание перед бетоноукладчиком или распределителем бетонной смеси, если основание достаточно прочное для движения автотранспорта. В противном случае выгрузку смеси осуществляют в приемный бункер, находящийся сбоку. Из приемного бункера смесь подается конвейером на шнек распределителя. Шнек распределителя состоит из двух частей, каждая из которых может вращаться в двух направлениях. Благодаря этому обеспечивается равномерное распределение цементобетонной смеси по ширине. Бетоноукладчики со скользящими формами SP 1600 фирмы «Виртген» позволяют формировать двухслойные цементобетонные покрытия за один проход. Один бетоноукладчик применяется для одновременного устройства бетонного слоя основания и бетонного покрытия.

Цементобетонная смесь для устройства основания подается непосредственно на основание перед бетоноукладчиком, а смесь для верхнего слоя це-ментобетонного покрытия подается в приемный бункер, находящийся сбоку или впереди бетоноукладчика. С приемного бункера цементобетонная смесь транспортером подается на рабочий орган, осуществляющий распределение и уплотнение верхнего слоя цементобетонного покрытия. Скользящая опалубка может формировать боковую поверхность слоя ровной или криволинейной для лучшего сцепления между смежными полосами.

Формирование смеси по ширине покрытия осуществляется распределителем бетонной смеси или самим бетоноукладчиком. При применении распределителя бетонная смесь распределяется на заданную ширину с некоторым запасом по толщине на уплотнение. Запас на уплотнение уточняется пробным бетонированием.

Уплотнение цементобетонной смеси и окончательное формирование осуществляется бетоноукладчиком. Для уплотнения смеси бетоноукладчик оснащен глубинными вибраторами, вибробрусьями и выглаживающей плитой.

При вибрации зерна щебня и песка располагаются плотнее, а воздух, имеющийся в смеси, вытесняется наружу. При уплотнении используют разные частоты вибрирования. Низкие частоты способствуют уплотнению более крупных частиц, а высокие - мелких. В этом случае получают плотные бетоны при малой продолжительности вибрирования. Частота колебаний находится в пределах 460-1000 Гц.

Качество виброуплотнения зависит и от продолжительности вибрирования. Оптимальная продолжительность ее зависит от удобоукладываемости смеси и находится в пределах 60-90 секунд.

При виброуплотнении цементобетонных поверхностей часто наблюдается обогащение верхних слоев излишней водой, отжатой из толщи цементобетона. Это может привести к увеличению пористости цементного камня и снижению прочности верхнего слоя.

Для окончательной отделки покрытия в комплект машин по устройству цементобетонных покрытий входит бетоноотделочная машина - трубный финишер. Рабочим органом этой машины является асбоцементная труба, подвешенная к раме машины. Передвигая трубу по свежеуложенному бетону, добиваются выглаживания поверхности. Чтобы не происходило разрушение кромок свежеуложенного покрытия при первых проходах, асбоцементную трубу устанавливают под углом к оси таким образом, чтобы края трубы не доходили до кромок покрытия на 15-20 см.

Для удаления воды, отжатой при вибрировании, на бетоноотделочной машине предусмотрено навешивание влаговпитывающего полотна, например мешковины. В конце рабочей смены мешковину тщательно промывают, очищая от цементного молока. На отделочной машине также имеется навесное оборудование по нанесению бороздок для создания шероховатости. Средняя глубина бороздок шероховатости, определяемая по методу «песчаного пятна», в зависимости от требуемой величины коэффициента сцепления колеса с покрытием должна быть в пределах 0,5-1,5 мм. Фактура обработанного покрытия должна быть однородной.

Следующей технологической операцией является уход за твердеющим бетоном. Эта операция состоит из комплекса мероприятий, обеспечивающих благоприятные условия твердения уложенной в покрытие смеси. Мероприятия включают предупреждение испарения из бетона влаги, необходимой для процесса структурообразования бетона, а также предохранения его от механических повреждений в начальном периоде набора прочности.

Длительность ухода - до набора проектной прочности, но не менее 28 суток.

Для предохранения высыхания бетона дорожных покрытий производят обработку поверхности пленкообразующими материалами, в качестве которых могут применяться помороль (ПМ-86), лак «Этиноль», битумные эмульсии. Битумные эмульсии используются реже, так как создание темной поверхности способствует нагреву покрытия, что вредит на ранних стадиях набора прочности. Для уменьшения нагрева поверхности после образования пленки, покрытие, обработанное битумной эмульсией, следует засыпать слоем песка толщиной 5 см или для осветления поверхности наносят суспензии алюминиевой пудры или известкового раствора.

В настоящее время для ухода за бетоном используют пленкообразующие материалы типа ПМ. Их наносят на бетонную поверхность в количестве не менее 400 г/м2 при температуре воздуха до 25 °С и 600 г/м2 при температуре 25 °С и выше, как правило, в два слоя с интервалом в 20-30 минут.

Пленкообразующие материалы необходимо наносить путем распыления многосопловым распределителем равномерно на всю открытую поверхность плиты (включая и боковые грани) после завершения работ по отделке покрытия.

Пленкообразующие материалы типа ПМ следует наносить после испарения влаги с поверхности бетона (поверхность становится матовой), а водную битумную эмульсию - сразу после окончания отделки поверхности бетонного покрытия.
В случае задержки с нанесением пленкообразующих материалов во избежание высыхания поверхности свежеуложенный бетон необходимо предварительно защитить путем нанесения депрессора испарения влаги. В качестве депрессора испарения влаги следует применять депрессор марки ДСШ при расходе 5-10 г/м2. Допускается применение влажной мешковины. В случае выпадения осадков следует применять рулонные пароводонепроницаемые материалы.
Для уменьшения напряжений, возникающих при сезонных и суточных изменениях температуры воздуха, в цементобетонных покрытиях устанавливаются температурные швы сжатия, расширения и коробления.

При температуре воздуха, превышающей ту, при которой устраивалось покрытие, происходит температурное удлинение плит цементобетонного покрытия, для обеспечения такого удлинения устраивают швы расширения.

Длина бетонного покрытия увеличивается пропорционально расстоянию между швами расширения, коэффициенту температурного расширения бетона и зависит от разности температур покрытия в данный момент и в момент укладки. В швах расширения покрытие разрезают по всей толщине плиты и на всю ширину. Осуществляется это при помощи прокладки из дерева.

При температуре воздуха ниже той, при которой производилась укладка цементобетонной смеси, цементобетонная плита покрытия стремится укоротиться. Швы сжатия допускают укорочение плит цементобетонного покрытия. При сокращении длины плиты силы трения между покрытием и основанием вызывают растягивающие напряжения в цементобетонном покрытии. Швы сжатия позволяют уменьшить эти напряжения и связанную с этим вероятность появления трещин.
В швах сжатия покрытие разрезается по всей ширине на 1/3 – 1/4 толщины, ниже этой прорези и возникает в дальнейшем трещина.

Швы в продольном направлении устраивают при покрытии шире 4,5 м. Этот шов называется продольным швом, или швом коробления, так как он допускает возможность температурного коробления в поперечном направлении и снижает вероятность появления продольных трещин.

Пазы деформационных швов следует нарезать преимущественно в затвердевшем бетоне алмазными дисками при достижении бетоном прочности на сжатие 8-10 МПа. Допускается устройство швов и пазов швов сжатия комбинированным способом: закладка в свежеуложенный бетон эластичной прокладки и нарезка по ней паза в затвердевшем бетоне.

Элемент шва расширения (рис. 4.15) следует перед бетонированием надежно закрепить штырями в соответствии с проектом. До установки в проектное положение дощатую прокладку следует 24 ч вымачивать в воде или смазать со всех сторон разжиженным битумом. Штыри поперечных швов сжатия следует устанавливать в проектное положение до бетонирования покрытия с использованием поддерживающих устройств или втапливать в свежеуложенный бетон вибропогружением.

Рис. 4.15. Типовая конструкция поперечного шва расширения: 1 - арматура; 2 - арматурный корпус; 3 - деревянная прокладка; 4 - битумная обмазка; 5 - пластмассовый колпачок; 6 - резиновый компенсатор

Время начала нарезки пазов швов следует определять на основании данных о прочности бетона и уточнять путем пробной нарезки. При пробной нарезке выкрашивание кромок швов не должно превышать 2-3 мм. При суточных перепадах температуры воздуха менее 12 °С пазы поперечных швов сжатия в покрытии следует нарезать в этот же день. В случае невозможности нарезать все швы подряд из-за недопустимого выкрашивания кромок шва следует устраивать контрольные швы сжатия через три-четыре плиты по двухста-дийному способу: нарезка узкого паза шва одним алмазным диском при достижении прочности бетона на сжатие около 5-7 Мпа и последующая нарезка верхней части шва до проектных размеров при достижении прочности бетона более 10 Мпа. При невозможности устройства контрольных швов по двухста-дийному способу и появлении трещин в покрытии контрольные швы следует устраивать комбинированным способом.

При суточном перепаде температуры воздуха более 12 °С пазы поперечных швов сжатия в покрытии, уложенном до 13-14 ч, следует нарезать в те же сутки. В покрытии, уложенном во второй половине дня, для обеспечения трещиностойкости следует устраивать контрольные поперечные швы через две-три плиты комбинированным способом, а последующую нарезку промежуточных швов производить в затвердевшем бетоне.

При устройстве контрольных поперечных швов комбинированным способом в бетон следует заложить эластичную ленту (прокладку) толщиной 0,2-3,0 мм, а затем по ленте следует нарезать паз шва в затвердевшем бетоне. В качестве эластичной прокладки может использоваться полиэтиленовая лента и другие аналогичные материалы, закладываемые после отделки поверхности бетонного покрытия. Установка ленты по СНиП 3.06.03.-85 не допускается, если бетонная смесь потеряла подвижность и лента не омоноличивается. Лента должна закладываться на глубину не менее 1/4 толщины покрытия и выступать над поверхностью на 0,5-1,0 см.

В конце рабочей смены и в случае вынужденного перерыва работ следует устраивать рабочие поперечные швы, как правило, по типу швов коробления с помощью приставной опалубки. Укладку покрытия от рабочего шва следует продолжать после снятия опалубки и обмазки торца плиты разжиженным битумом или пленкообразующим материалом. Если в данном месте необходим шов расширения, его устраивают на расстоянии одной плиты перед рабочим швом или после него.

Работы по герметизации швов производят в сухую погоду при температуре воздуха не ниже +5 °С. Заполнение швов, нарезанных в свежеуложенном бетоне, производят через 7 суток, а в затвердевшем бетоне - немедленно после их промывки и просушки.

Работы по заполнению деформационных швов мастиками, приготовленными на основе битума, надлежит выполнять в такой последовательности:
а на дно паза шва уложить хлопчатобумажный шнур;
а стенки паза шва смазать разжиженным битумом;
а паз шва заполнить мастикой на 2-3 мм выше уровня покрытия;
□ выступающие над пазом шва излишки мастики срезать острым скребком.

Герметизирующие материалы, приготовленные на основе битума, перед применением необходимо разогреть до температуры 150-180 °С.

К атегория: - Техника при ремонте автомобильных дорог

Свойства бетона, применяемого в строительстве дорог

Дорожный бетон принадлежит к особой группе строительных смесей. Ему присуща высокая устойчивость перед рядом агрессивных факторов:

• негативными природными явлениями (перепадами температур, влиянием воды и воздуха);
• динамическими воздействиями (вибрациями, регулярными сменами давления);
  химическими веществами (реагентами для снятия льда).

Кроме того, этот состав не склонный к образованию микротрещин, что особо важно при выполнении работ в неблагоприятных условиях. Поэтому материал используется для укладки дорожных полотен и аэродромов, обеспечивая им высокую износостойкость, прочность, надёжность и долговечность.

Виды смесей
Бетон в дорожном строительстве применяется с разными целями. В зависимости от них он подразделяется на три категории, каждая из которых имеет свои особенности:

Смеси, предназначенные для создания внешних слоёв покрытий. Они должны быть самого высокого качества, поскольку именно на поверхность приходятся наибольшие нагрузки.
Составы для укладки нижних шаров двухслойных покрытий. Их качество ниже предыдущих.
Материалы, которые используются в качестве оснований при создании капитальных покрытий. Их характеристики достаточно усреднённые.
При устройстве дорожных полотен необходимо придерживаться требований к применению каждого вида бетона. От этого будут зависеть эксплуатационные свойства покрытий.

Дорожный бетон – марка и цена

Дорожный бетон: состав
Бетон для дорожного покрытия, как и обычный, состоит из цемента, песка и наполнителя. Оптимальное соотношение этих компонентов - 1:2:5. Но бетон дорожный (ГОСТ 10268─80 содержит перечень подробных рекомендаций по его приготовлению и применению) требует особого подхода. Например, для повышения его износостойкости и создания дополнительного армирования следует использовать фиброволокно. В растворе, предназначенном для верхних слоёв, должны быть наполнители, состоящие из частиц диаметром не более 20 мм. И даже не каждый вид цемента подходит для добавления в дорожный бетон (марки 300-400 и не ниже).

Укладка дорожного бетона
Устройство капитальной бетонной трассы начинается с подготовки основания. Им может служить обычный грунт либо демонтированное старое шоссе. После очистки и выравнивания рабочей площади на её поверхность укладывается песчаный шар толщиной 3-5 см и такой же слой щебёнки. После этого устанавливается опалубка и заливается готовым раствором. Использовать покрытие можно только по истечении установленных сроков застывания смеси.

Производство дорожного бетона
Строительство и ремонт автомагистралей являются крупномасштабными мероприятиями. Они требуют большого количества материала соответствующего качества. Для его изготовления и проверки свойств необходимо специальное оборудование, которым оснащён наш завод.

Основным материалом для строительства дорог является асфальт. Уже через три года для них требуется ремонт, а затем ежегодное восстановление эксплуатационных свойств. Бетонная дорога значительно превосходит асфальтную по многим параметрам, но ее применение ограничено.

Причины этого следующие:

• недостаточный бюджет строительства;
• низкая производительность;
• климат;
• транспортные нагрузки;
• нехватка необходимых марок цемента;
• рельеф местности.

В США национальным достоянием являются бетонные дороги (фото ниже).

Еще в 50-х годах в Америке и на Западе поняли их преимущество и строительство пошло полным ходом.

Раньше бетонные дороги в России выкладывались из плит, езда на автомобиле напоминала движение поезда на стыках рельсов. Сейчас ее заливают на месте и покрытие получается ровным.

Для чего нужны бетонные дороги?

Бетонная дорога имеет следующие преимущества:

• легкость приготовления ;
• высокая скорость укладки;
• высокая прочность и долговечность;
• гладкая поверхность, обладающая хорошим сцеплением с шинами;
• лучшая видимость по сравнению с асфальтом из-за хорошей отражающей способности.

Бетонные дороги обладают эксплуатационными преимуществами, которые заключаются в передаче нагрузки с жесткой бетонной плиты на большую часть основания. Особенно это проявляется в весенний период. Прогиб асфальта часто происходит необратимо, что видно по появлению колеи и волн. подобный прогиб уменьшает, при этом достигается экономия топлива до 20%.

Экологические преимущества связаны с отсутствием загрязнения грунта нефтепродуктами, которые выделяются из асфальта. Снижение расхода топлива уменьшает выбросы в атмосферу. Считается, что более твердое покрытие издает больше шума, но подобное увеличение незначительно.

Влияние рельефа местности на строительство дорог

Автомобильная бетонная дорога возводится с помощью разных технологий. Каждый проект отличается. В горных районах дорога повторяет рельеф местности.

При строительстве магистралей его стараются спрямлять: впадины засыпаются, холмы срезаются, сквозь горы проводятся тоннели, строятся эстакады и мосты. Для обеспечения нормального скоростного режима строители стараются избегать крутых подъемов, спусков и поворотов.

Для разных конструкций дорог основная классификация делается по материалам верхнего покрытия, которым может быть асфальт или бетон. Асфальт необходимо ремонтировать уже через 3-4 года. Некоторые дороги большой протяженности начинают восстанавливать, когда строительство еще не закончено. Бетонная дорога обходится на 80% дороже, но она не требует ремонта первые 10 лет эксплуатации. Ее долговечность сокращает Если укладка бетонной дороги выполнена качественно, она служит несколько десятилетий без капитального ремонта.

Структура дорожного полотна

Конструкция бетонных дорог выполняется из следующих слоев:

• дополнительный,
• подстилающий;
• бетонное покрытие.

Подготовка грунта

Предшествует подготовка грунта и изготовление выравнивающего слоя. Грунт должен быть плотным. Это легко проверить, воткнув в него стальной прут толщиной до 12 мм. Он должен входить на глубину не более 60 см. Если уплотнение будет недостаточным, подушка в дальнейшем просядет и бетон разрушится.

Грунт предварительно укатывают. Особенно этому уделяют внимание при его подсыпке. В этом случае укатка производится послойно. Уплотнение грунта делается при оптимальной влажности. Количество проходов и тип катка следует подбирать экспериментально, производя пробную укатку. Если влажность ниже допустимой величины, грунт следует увлажнять. Если он чрезмерно сырой, его просушивают рыхлением, добавлением песка, шлака или другими способами.

Водоотведение

Когда строятся бетонные дороги, технология предусматривает отвод от них талых, ливневых и паводковых вод еще перед сооружением земляного полотна. Работа в этом плане выполняется как в черте города, так и за его пределами.

Устройство бетонной дороги с отводом осадков необходимо с целью повышения срока эксплуатации и улучшения условий езды. На поверхности дороги вода опасна для транспорта при его движении. Ухудшается сцепление с полотном, брызги из-под колес мешают обзору, а также образуется лед при замерзании. Для ее удаления дорожное покрытие должно быть наклонено в поперечных и продольных направлениях, делаются также дренирующие слои. Основание под дорогой выравнивается и в нем создается уклон, который может быть односкатным или двускатным. Места, где может скапливаться вода, выравнивают и засыпают недренирующим грунтом.

Вне города вода с проезжей части удаляется в дорожные кюветы. Их ширина составляет 1-2,5 м. Вода собирается в них и отводится в водоприемники: сточную канаву, естественный или искусственный водоем, русло реки. Для этого в кювете создается уклон в 1-4%, укрепленный газонной травой, булыжником, обломочным или бетонным камнем.

В населенных пунктах вода через лотки собирается в городской канализации. Устройства для ее отведения постоянно чистятся, чтобы обеспечить требуемую пропускную способность.

Вода, которая просачивается в грунт, представляет опасность для дороги. Она отводится через слои просачивания, например, гравий. В нем размещаются дренажные трубы с прорезями или отверстиями. Они могут быть из пластика, бетона или керамики.

Работы по отводу от дорожной полосы талых, ливневых и паводковых вод делаются перед сооружением земляного полотна.

Укладка подстилочного слоя

На грунте делается песчаная подушка толщиной 20-40 см. Без нее можно обойтись, но она значительно препятствует поступлению вверх влаги из грунта и улучшает дренаж. Он необходим для предотвращения размытия и морозного пучения, приводящих к появлению впадин и образованию трещин в бетонном монолите. Наибольшие проблемы создает грунт из глины, торфа и любой другой, который способен накапливать воду. Он частично срезается и на дно засыпаются камни крупных фракций, а затем гравий. Высота слоев после укатывания составляет около 30 см. От их подготовки зависят затраты и то, сколько времени будут строиться бетонные дороги. Минимальная толщина основания зависит от типа грунта и климатической зоны. Она определяется по таблицам. Между всеми слоями из разных материалов выкладывается геотекстиль.

Разравнивание каждого слоя производят с соблюдением проектных продольного и поперечного уклонов.

Каменные материалы основания обычно укрепляют веществами, обладающими вяжущими свойствами. Это может быть цемент или отходы промышленности: гранулированный металлургический шлак с добавкой зола тепловых электростанций, молотый шлак. Слои должны быть монолитными, что достигается за счет применения вяжущих составов и тщательной укатки.

Для прохождения строительных машин часто требуется увеличение прочности дополнительного нижнего слоя. Для этого его укрепляют вяжущими составами.

Опалубка

Опалубку изготавливают из пиломатериалов по высоте заливки, которая составляет 100-150 мм. Выбирая ее по высоте, следует учитывать, что на краях бетонной плиты делаются ребра, повышающие ее прочность. Толщина досок должна быть не ниже 50 мм. Их покрывают составом, облегчающим отсоединение от застывшей плиты. К опалубке из дерева предъявляются требования прочности от распора свежего бетона и усилий, возникающих при работе трамбующего бруса.

Если применяются тяжелые дорожные машины по уплотнению и отделке бетона, устанавливается мощная опалубка из стали. Она не коробится и служит значительно дольше. В ее основании имеется подошва, повышающая устойчивость.

Секции опалубки устанавливаются в линию и надежно крепятся. Особенно это важно, если вибрирование бетона делают тяжелыми машинами. В местах снижения уровня основания под опалубку подливают слои для большей устойчивости.

Бетонные дороги: технология изготовления плит

Перед укладкой бетона устанавливают температурные швы, позволяющие плитам перемещаться по вертикали и горизонтали при их расширении или сжатии.

1. Температурные швы

Заливочные секции полностью разделяются. Для заполнения швов применяется материал, поглощающий энергию: изоляционный картон, мягкая древесина, пробка с битумом. Для предохранения от мусора и камней верхнего участка шва на глубину 40-50 мм необходимо сделать гидроизоляцию герметиком. Если она не будет вовремя сделана, при расширении плит бетон из-за камней может отколоться.

Расстояние между швами в умеренном климате достигает 20-30 м. Надежность покрытия для длинных плит составляет 50%, а для коротких - 85%. Она характеризуется устойчивостью к трещинообразованию между капитальными ремонтами. Монолитность покрытия поддерживается за счет стальных стержней, размещенных в швах.

Их устанавливают через боковые грани или с помощью специального устройства на бетоноукладчике. Когда зазоры между соседними плитами находятся на расстоянии более 6 м, сверху покрытия устанавливают промежуточные швы на глубину 1/3 от толщины бетона. Такие ложные швы делают и по оси дороги.

Ширина двух полос дороги составляет 6-9 м. Между ними также делается температурно-усадочный шов, чтобы не образовались продольные трещины.

2. Укладка бетона

Подстилочный слой закрывается водостойкой бумагой, гидроизоляцией или увлажняется. Бетон укладывается по толщине за один раз. Если применяется армирование, сначала заливается слой толщиной 30-40 мм, на него укладывается сетка, а затем до конца заполняется опалубка.

Бетонная смесь должна наноситься быстро, поскольку она жизнеспособна короткое время. Разбавлять водой ее нельзя, поскольку это приведет к ухудшению механических свойств плиты.

Из-за больших объемов к месту заливки поставляется готовый заводской бетон. После выгрузки из автомашины он разравнивается специальной машиной, оборудованной лопастями с приводом. Смесь выгружается по 1 м 3 и равномерно размещается, иначе большая куча будет иметь в основании большую плотность, чем в других местах. В процессе выравнивания эта неравномерность сохраняется, что может привести к повышенной усадке малоуплотненных участков. При этом на поверхности плиты образуются впадины. Лучшим вариантом является равномерная укладка бетона в 2-3 слоя.

3. Уплотнение бетона

Оборудование для уплотнения бетона представляет собой брус из дерева или металла, на который воздействуют закрепленные на нем пневматические молотки. Он погружается в бетонную смесь и перемещается внутри нее. Когда обработка участка заканчивается, брус поднимают и переносят на другой участок.

При использовании арматуры вибрационный брус должен быть от нее на расстоянии 5-7 см выше.

Вибрационная машина содержит кроме вибрационного также разравнивающий брус, который располагается впереди.

К пластичности бетонной смеси предъявляются особые требования. Она должна быть достаточно подвижной, но не слишком жидкой, иначе происходит ее оплывание, перетекание через опалубку - ухудшается прочность.

После небольшого затвердевания бетонную плиту поливают водой, чтобы не образовались трещины от высыхания. Ее покрывают песком, соломенными матами, мешковиной или брезентом. Современным способом защиты от испарения является распыление на поверхности плиты затвердевающего герметика. Пленкообразующее вещество наносят на всю поверхность и боковые грани. Перед этим требуется удалить с покрытия лишнюю влагу.

Низкое смеси приводит к необходимости проведения частых ремонтов дороги.

Заключение

Технология строительства бетонных дорог постоянно совершенствуется, благодаря следующему:

1. Повышению квалификации и опыта специалистов.
2. Наличию многофункциональной и высокопроизводительной техники.
3. Улучшению технической оснащенности, позволяющей сократить ручной труд.
4. Применению новых современных материалов.

Несмотря на большую стоимость, расходы на ремонт бетонных дорог значительно меньше, чем на ремонт асфальтных.