В данной статье рассмотрены проблемы устройства асфальтобетонных покрытий на мостах с ортотропной плитой проезжей части, приведены основные типы конструкций дорожных одежд, применяемые в России, а также проведено сравнение данных конструкций по сроку службы.
Ключевые слова: конструкция дорожной одежды, мост, ортотропная плита проезжей части, асфальтобетонное покрытие.
Срок службы металлической плиты на мосту определяется устройством качественного покрытия (дорожной одежды). В качестве основания для устройства дорожной одежды на мостах используется ортотропная плита проезжей части, которая деформируется под действием колесной нагрузки и оказывает влияние на работу дорожной одежды. Срок службы покрытия должен составлять до 15 лет. Практический срок службы дорожной одежды на отдельных мостах составляет 3–5 лет. Иногда после первого года эксплуатации моста в дорожной одежде появляются продольные трещины. В то же время мировая практика показывает, что срок службы дорожной одежды на больших мостах составляет 15–20 лет.
Причиной такого низкого срока службы является то, что при устройстве покрытий используется асфальтобетон, соответствующий требованиям ГОСТ 9128, аналогичный дорожному.
К дорожной одежде на плите проезжей части предъявляется ряд важных требований, в том числе:
– способность деформироваться, сохраняя структуру;
– шероховатость;
– необходимая жесткость;
– ровность;
– устойчивость к старению.
Дорожная одежда, устраиваемая на ортотропной плите проезжей части, не только воспринимает нагрузку от движущегося транспорта и передает ее на нижележащие конструкции, сопротивляется деформациям и обеспечивает хорошее сцепление колес с покрытием, но также защищает конструкции от поверхностной воды, которая способствует коррозии. В связи с необходимостью обеспечения вышеперечисленных требований, предъявляемых к конструкции дорожной одежды на мостах, устройство однослойных конструкций невозможно, поэтому более эффективным является применение многослойных системы, состоящей из нескольких слоев.
Проблема устройства качественной дорожной одежды, заключается в том, что в качестве привычного основания, выступает металлическая плита проезжей части, которая имеет свои характеристики.
На сегодняшний день применяемые методы расчет конструкций дорожных одежд на мостах не учитывают прочностные и деформативные характеристики современных материалов, работающие как при положительных, так и при отрицательных температурах.
В последнее время в мостостроении находят применение тонкослойные покрытия на основе полимерных смол толщиной 20–25 мм, которые выполняют как гидроизолирующую функцию, так и функцию слоя износа. Достоинством таких покрытий является то, что за счет малой толщины слоя, значительно снижается нагрузка на пролётное строение моста, а, следовательно, происходит уменьшение толщины ортотропной плиты и экономия металла.
Рассмотрим несколько типов конструкций дорожных одежд, которые были применены при устройстве покрытий на мостах в России:
- Конструкция дорожной одежды с применением полиуретанового защитно-сцепляющего слоя Romex разработанная в Германии была применена на мосту через реку Москва на автомобильной трассе Москва-Рига. Обследование данного покрытия после годичной эксплуатации показало, что асфальтобетонное покрытие было разрушено.
Рис. 1. Конструкция дорожной одежды с применением полиуретанового защитно-сцепляющего слоя Romex
- Конструкция дорожной одежды с применением материалов фирмы «Sikа» была применена на Бережковском мосту в г. Москве. Через 2 года эксплуатации в асфальтобетонном покрытии образовались продольные трещины, это говорит о том, что данная конструкция плохо работает на изгиб, и не может быть применена на мостовых конструкциях.
Рис. 2. Конструкция дорожной одежды с применением эпоксидного компаунда для защитно-сцепляющего слоя + буферный слой Зика
- Конструкция покрытия с применением технологий фирмы Лемминкляйнен показала очень хороший результат. В течении 6 лет эксплуатации на данном покрытии дефектов не обнаружено. Такой результат получен благодаря применению литого прорезиненного асфальтобетона, который имеет большую прочность на изгиб в отличии от традиционных типов асфальтобетонов. Данный тип конструкции дорожной одежды разработан в Финляндии и был применен на мосту через р. Волгу у села Пристанное.
Рис. 3. Конструкция дорожной одежды из литого асфальтобетона технологии фирмы Лемминкяйнен
- Конструкция дорожной одежды с защитно-сцепляющим слоем из рулонных наплавляемых материалов с двумя слоями асфальтобетонного покрытия. Такая конструкция характеризуется хорошей адгезией гидроизоляции как с плитой проезжей части, так и с асфальтобетонным покрытием.
Срок службы покрытия зависит не только от типов, асфальтобетонных смесей, которые применяются в слоях, но и от конструкции самой плиты. В последние годы на ортотропных плитах находит применение плотный асфальтобетон тип Б в качестве нижнего слоя и щебеночно-мастичный асфальтобетон в качестве верхнего слоя. Однако при таком сочетании напряжение в ЩМА превышают прочность на растяжение при изгибе, и срок службы таких покрытий составляет 3–5 лет.
Рис. 4. Конструкция дорожной одежды с защитно-сцепляющим слоем из рулонных наплавляемых материалов
- Конструкция дорожной одежды с применением рулонного полимерного материала «Поликров-Р200» по слою мастики «Поликров М-140» с асфальтобетонным покрытием, на основе модифицированного полимер-битумного вяжущего с добавкой ДСТ была применена на мосту через р. Обь у г. Сургут. При строительстве данной конструкции дорожной одежды, из-за отсутствия опыта ее применения возникли проблемы уплотнением, так как асфальтобетон быстро остывал и становился резиноподобным.
Через 3 года эксплуатации покрытия в нем проявились продольные и поперечные трещины, что привело к попаданию воды и образованию локального вспучивания.
Рис. 5. Конструкция дорожной одежды с применением композиции «Поликров»
- Применение тонкослойных покрытий Матакрил позволило увеличить срок службы в среднем до 11 лет. Такие покрытия были применены при строительстве моста через р. Сясь в Ленинградской области, и моста через р. Камчатка в Камчатском крае. После 7 лет эксплуатации существенных дефектов на покрытии не наблюдается.
Наиболее главным достоинством данного покрытия является то, что его вес в 10 раз меньше веса асфальтобетонного покрытия, что позволяет снизить нагрузку на пролетное строение, а, следовательно, уменьшить количество используемого металла до 15 %.
Рис. 6. Конструкция дорожной одежды с применением тонкослойных покрытий на основе (ПММА)
Срок службы рассмотренных клнструкций дорожных одежд представлен в виде диаграммы.
Рис. 7. Средний срок службы покрытия: 1- Дорожная одежда с применением полиуретанового защитно-сцепляющего слоя Romex; 2- Дорожная одежда с применением эпоксидного компаунда для защитно-сцепляющего слоя + буферный слой Зика; 3- Дорожная одежда из литого асфальтобетона технологии фирмы Лемминкяйнен; 4- Дорожная одежда с защитно-сцепляющим слоем из рулонных наплавляемых материалов; 5- Дорожная одежда с применением композиции «Поликров»: 6- Дорожная одежда с применением тонкослойных покрытий на основе (ПММА)
Сравнивая рассматриваемые конструкции дорожных одежд можно сделать вывод, что тонкослойные покрытия на основе полиметилметакрилата (ПММА) имеют наибольший срок службы.
На сегодняшний день опыт применение такого покрытия незначителен. Кроме того, отсутствуют адекватные методы расчета покрытия из этого материала.
Для устройства качественной дорожной одежды на мостах с металлической плитой проезжей части, необходимо отказываться от применения традиционного асфальтобетона. Поэтому необходима разработка совершенно новых типов слоев, работа которых будет учитываться совместно с работой ортотропной плиты. Также необходимо совершенствовать нормативно- техническую базу.
Для практического внедрения рассмотренных материалов в качестве конструкций дорожных одежд на мостах с ортотропной плитой следует продолжать теоретические исследования.
Литература:
- Овчинников И. Г., Овчинников И. И. Дорожная одежда на мостовых сооружениях: отечественный и зарубежный опыт // Интернет-журнал Науковедение. — 2014. — № 5. — С. 67–97.
- Горелышева Л. А. Нежесткие дорожные покрытия на металлических мостах. М.-2004. Информавтодор. Обзорная информация. Вып. 4. 80 с.
- Овчинников И. Г., Овчинников И. И., Телегин М. А., Хохлов С. В. Эффективные конструкции дорожных одежд с применением асфальтобетона на мостовых сооружениях // Интернет-журнал Науковедение. — 2014. — № 1. — С. 1–18.
- Овчинников И. Г., Илюшкин В. А., Овчинников И. И., Удалов М. В. Особенности устройства и работы дорожных одежд на мостовых сооружениях с ортотропной плитой проезжей части// Совершенствование методов расчета строительных конструкций и технологии строительства. Сборник науч. трудов. Саратов. СГТУ. 2010.с. 223–232
