Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №14 (148) апрель 2017 г.

Дата публикации: 10.04.2017

Статья просмотрена: 25 раз

Библиографическое описание:

Маркарян Т. А. Оптимизация строительства внутрихозяйственных автомобильных дорог сельскохозяйственного назначения // Молодой ученый. — 2017. — №14. — С. 101-104. — URL https://moluch.ru/archive/148/41560/ (дата обращения: 25.04.2018).



В статье рассмотрены возможные способы оптимизации строительства автомобильных дорог сельскохозяйственного назначения с учетом динамического развития сельскохозяйственного комплекса Российской Федерации.Также рассматривается проблема малого межремонтного срока эксплуатации дорожных покрытий. В виду этого, изучается эффект от введения добавок в бетонные смеси для дорожного строительства. Кроме этого, представлен обзор методов усиления дорожного покрытия.

Ключевые слова: дорожное полотно, суперпластификатор, углеродные волокна, фибробетон, каток, армирующий слой

Динамичное развитие сельскохозяйственного комплекса Российской Федерации и освоение плодородных земель страны, прежде всего, зависят от состояния дорожно-транспортной инфраструктуры. Создание и поддержание на высоком уровне характеристик дорожной сети является актуальной проблемой сельскохозяйственной отрасли Российской Федерации. Решение такой задачи требует значительных капиталовложений, а также высоких трудозатрат с привлечением специалистов соответствующей квалификации.

Необходимо учитывать тот факт, что очередность и сроки строительства или реконструкции внутрихозяйственных дорог в составе проекта следует предусматривать в увязке с генеральными схемами развития этих дорог, исходя из возможности и целесообразности сооружения отдельных дорог или их участков и элементов в целях обеспечения на первой стадии нормальной деятельности сельскохозяйственного предприятия или организации. При этом в первую очередь надлежит обеспечивать транспортную связь центральной усадьбы с бригадами и отделениями, животноводческими комплексами, птицефабриками, фермами и другими важными объектами, а также предусматривать сооружение (реконструкцию) участков дорог, являющихся трудно проезжаемыми, с устройством необходимых водопропускных сооружений [1, с. 3].

Для достижения действительно эффективной оптимизации строительства дорог, помимо вышесказанного, необходимо обеспечить грамотное конструирование дорожной одежды, которая отвечала бы не только технико-экономической стратегии развития того или иного сельскохозяйственного района, но и обеспечивало высокоскоростное строительство и длительные эксплуатационные характеристики дорожного полотна. Первую цель возможно достигнуть путем соблюдения следующих рекомендаций:

– предусматривать при необходимости максимальное использование местных строительных материалов;

– стремиться к уменьшению количества слоев;

– предусматривать проезд построечного транспорта по основанию;

– обеспечивать соответствие конструкции дорожной одежды технологии ее строительства и наибольшую механизацию работ;

– учитывать категорию дороги, состав транспортного потока, интенсивность движения, напряженное состояние и механизм деформирования отдельных слоев и конструктивных элементов;

– устанавливать срок службы покрытия и всей дорожной одежды до капитального ремонта;

– учитывать природно-климатические и гидрогеологические условия местности (включая возведение высоких насыпей);

– предусматривать условия и возможность дальнейшего поэтапного усиления, уширения и повышения капитальности автомобильной дороги [2, с. 4].

А для обеспечения высокого эксплуатационных характеристик дорожного полотна необходимо использование компонентов, которые будут способствовать быстрому схватыванию бетона и набора им прочности в кратчайшие сроки, а также необходимых для получения высокой прочности покрытия. Достижение данной задачи возможно путем использования быстросхватывающегося фибробетона, который можно использовать как для строительства, так и для ремонта дорожных покрытий. Для достижения подобного результата в фибробетонный раствор помимо вяжущего, песка, фибры внедряются добавки, ускоряющие процесс твердения:

– суперпластификатор, объем которого составляет от 0,1 до 5 % от массы вяжущего;

– нитрат кальция, объем которого составляет от 0,5 до 10 % от массы вяжущего;

– поташ (карбонат калия).

Поташ (К2СО3) — это соль с ярко выраженными щелочными свойствами. Представляет собой кристаллический порошкообразный продукт белого цвета. Способствует быстрому схватыванию бетонной смеси и образованию крупнопористой структуры бетона. Добавляется в бетонную смесь с дозировкой до 5 % массы цемента.

Нитрат кальция представляет собой бесцветный продукт, хорошо растворимый в воде. Это вещество не имеет хлора и не является электролитом, поэтому не вызывает коррозию арматуры. Бетоны с нитратом кальция могут эксплуатироваться вблизи линий электропередач и в поле действия блуждающего тока. Нитрат кальция является многопрофильной добавкой, влияющей на скорость схватывания, морозостойкость, водонепроницаемость и на улучшение других качеств бетона. Для ускорения набора прочности бетона, дозировка нитрат кальция варьирует в пределах 0,5–1,2 %.

Эффективным способом ускорения твердения бетонов и набора ими прочности можно считать тепловую обработку. Она проводится при температуре 80 +/-5 градусов по Цельсию.

Высокая прочность бетонов для автодорожной отрасли обеспечивается введением в сухую смесь различных видов волокон. В настоящее время они приобретают все большее и большее распространение.

Различают следующие виды волокон: стальные, стеклянные, полипропиленовые, капроновые, базальтовые, углеродные, нейлоновые. Наиболее целесообразным для данного направления строительства представляется использование щелочестойких волокон, что будет способствовать сохранению прочности фибробетонного покрытия на продолжительный срок. В связи с этим можно применять полипропиленовые или углеродные волокна, учитывая, что углеродное волокно имеет большую прочность на растяжение, порядка 2 Мпа, в то время как полипропиленовое только 0,75, так же удлинение при разрыве углеродного волокна составляет 1 % и 10–25 % у полипропиленового.

Использование углеродных волокон в дорожных конструкциях еще довольно редко, но уже освоено применение углеродной ткани и углеродной сетки. Внедрение волокон в бетонную смесь позволяет не только увеличить прочность на растяжение, сжатие и при изгибе, но и долговечность, истираемость, сопротивление удару. Более того, повышение всех этих характеристик позволяют значительно уменьшить толщину дорожного полотна, что несомненно приведет к снижению стоимости устройства такого вида покрытия, даже не смотря на применения фибры [3, с. 19].

Не стоит забывать и о таком методе увеличения эксплуатационных характеристик дорожного полотна, как укрепление дорожного покрытия путем использования эффективных конструктивных решений. Одним из таких способов является использование асфальтобетонного покрытия с двумя армирующими слоями из стеклосеток, которые расположены у верхней и нижней ее поверхностей. Каждый из них состоит не менее чем из двух стеклосеток, пропитанных асфальтовой смесью. Шаг нитей в слоях не более четырех диаметров по высоте и ширине слоя [4, с. 1]. Недостатком указанного способа является неопределенность величины расстояния от армирующих слоев до граней покрытия. Между тем, располагать его очень близко от верхней поверхности или на ее грани не рационально, так как в процессе эксплуатации поверхность дороги с течением времени истирается, особенно, от колес с шипованными шинами, а битумная матрица армирующего слоя имеет прочность на истирание меньше чем у асфальтобетона. В результате армирующий слой начнет быстро разрушаться, появится колейность и расчетная долговечность покрытия не будет обеспечена. Это приведет к ухудшению экологической и аварийной ситуации на дороге. Величина износа за год зависит от вида щебня и интенсивности движения автомобилей по полосе в сутки. Например, в покрытии с гранитным щебнем он составляет при интенсивности: 500 единиц — 0.19мм; 1000 единиц — 0,225мм; 7000–0,75 мм. Кроме того, толщина слоя износа зависит от межремонтного срока покрытия. Чем он дольше, тем больше его толщина. Таким образом, сверху армирующего слоя необходимо укладывать слой износа, определенной расчетной толщины [5].

С другой стороны, трещиностойкость покрытия при изгибе возрастает с уменьшением расстояния от армирующих слоев до крайних его граней по высоте поперечного сечения, вследствие торможения развития микротрещин. И, наоборот, эффективность процесса торможения развития микротрещин на поверхностях уменьшается с удалением армирующих слоев от нее. Поэтому у нижней поверхности, где не происходит процесс ее истирания, композитный армирующий слой необходимо располагать как можно ближе к ней.

Предлагается следующая технология производства работ. Данная технология представлена на рисунке 1. Армирующий слой из стеклосеток предварительно пропитывается асфальтовой смесью под давлением в заводских условиях. Затем его скатывают в рулон, приняв меры против слипания, и отправляют на строительную площадку. Нижний армирующий слой — 4 раскатывается на подготовленную ровную поверхность щебеночного основания — 1, которую можно пролить, например, цементно-песчаным раствором. При этом армирующие слои укладываются внахлестку не менее чем на 100мм по длине и ширине в каждом раскатываемом рулоне. Далее на него помещается горячий слой асфальтобетона запроектированной марки и толщины — 5. Сверху на него раскатывается верхний армирующий слой — 3. Затем полученное многослойное покрытие уплотняется катком. На верхний армирующий слой укладывается проектный защитный слой износа — 2. После этого полученное многослойное покрытие уплотняется тяжелым катком.

Рис 1. Армированное асфальтобетонное покрытие

Монолитность армирующего слоя обеспечивается высокой адгезией между стекловолокном и нефтебитумными материалами. Его расположение в верхней части будет препятствовать проникновению влаги внутрь покрытия и, следовательно, повышать его морозостойкость. Реализация предлагаемой многослойной конструкции покрытия обладает новизной, не значительно усложняет производство работ, обладает высокой эффективностью и может быть использована при строительстве новых дорог, а также площадок с твердым покрытием при нежестких дорожных одеждах.

Литература:

  1. СНиП 2.05.11–83. Внутрихозяйственные автомобильные дороги в колхозах, совхозах и других сельскохозяйственных предприятиях и организациях. Введ. 01.01.1985. — М.: Госстрой СССР, 1985. — 3 с.
  2. А. Г. Малофеев, И. А. Малофеева. Методические указания по проектированию жестких дорожных одежд автомобильных дорог по дисциплине «Изыскания и проектирование автомобильных дорог». — Омск: Издательство СибАДИ, 2008. — 56 с.
  3. Дураченко А. В. Высокопрочные быстросхватывающиеся фибробетоны для дорожного строительства // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2016. — № 6. — С. 19–21.
  4. Патент РФ № 2248426 C2, кл. Е 01 С7/32, 20.03.2005 г. Асфальтовое покрытие.
  5. Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд // AquaGroup. URL: http://aquagroup.ru/normdocs/14132 (дата обращения: 3.04.2017).
Основные термины (генерируются автоматически): армирующий слой, дорожного полотна, автомобильных дорог сельскохозяйственного, армирующего слоя, дорог сельскохозяйственного назначения, верхний армирующий слой, характеристик дорожного полотна, дорожного покрытия, армирующих слоев, эксплуатационных характеристик дорожного, сельскохозяйственного комплекса Российской, слой износа, дорожного строительства, жестких дорожных одежд, дорожной одежды, усиления дорожного покрытия, проектированию жестких дорожных, Нитрат кальция, нитрат кальция, строительства автомобильных дорог.

Ключевые слова

суперпластификатор, фибробетон, каток, дорожное полотно, углеродные волокна, армирующий слой

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос