В статье изложены причины и характер появления износа верхних слоев дорожного полотна на мостовых переходах. Раскрыто понятие «дорожная одежда», а также освещены основные составы для нанесения асфальтобетонных смесей на мостовые переходы. Сделан вывод об актуальности использования асфальтобетонного покрытия на мостовых переходах.
Ключевые слова : дорожная одежда, автомобильные дороги, мост, слои износа, трещины в дорожном полотне, влагостойкость, асфальтобетонное покрытие, противогололедные реагенты, ортотропная плита.
Развитие экономики и качество жизни граждан Российской Федерации тесно взаимосвязано с надежными и высококачественными автомобильными дорогами. Мостовые сооружения являются неотъемлемой частью автодорог. Самое распространённое покрытие дорог во всем мире, а также в России, являются дороги с асфальтобетонным покрытием — они отвечают современным требованиям использования по интенсивности движения. Исследования продления срока эксплуатации мостовых переходов с асфальтобетонным покрытием будут актуальны еще не один десяток лет.
Мостовые сооружения бывают различных типов. Их выполняют из разных материалов: бетон, камень, дерево, сталь, железобетон. Они бывают стационарные и подвижные, совмещенные, эстакады, виадуки. По виду используемого материала мосты можно классифицировать как железобетонные, металлические, сталебетонные и даже из полимерных композитных материалов.
Дорожная одежда — многослойная конструкция, которая состоит из нескольких технологических слоев. Используется при строительстве автомобильных дорог, пешеходных тротуаров, мостов и некоторых других объектов. Главное назначение многослойной конструкции — перераспределение и поглощение нагрузки на дорожное покрытие, мостовое сооружение, а также защита от агрессивных внешних факторов (погодные условия, противгололедные реагенты).
Дорожная одежда на плите проезжей части должна отвечать следующим требованиям: жесткость, способность деформироваться, сохраняя структуру, ровность, устойчивость к износу, способность сопротивляться скольжению. Кроме того, она должна надежно изолировать и защищать мостовые конструкции под собой, так как они подвергаются нагрузке тяжелым дорожным движением в различных погодных условиях. Дорожная одежда на плите проезжей части состоит из нескольких технологических слоев: связующий слой, слой гидроизоляции, защитный слой и поверхностный. Эту технологию используют на металлических и на железобетонных плитах проезжей части.
Асфальтобетонные слои не могут быть нанесены непосредственно на бетонную или стальную поверхность, они не являются 100 % водонепроницаемыми, поэтому необходимо нанести промежуточный связующий слой, который бы обеспечил хорошее сцепление с гидроизолирующим слоем. На железобетонных мостах этот слой закрывает поры в бетоне, что сводит к минимуму риск образования пузырей или вздутий между бетоном и гидроизолирующими слоями. На стальной ортотропной плите связующий слой должен обеспечить защиту от коррозии металла, прочную адгезию между ортотропной плитой и слоем гидроизоляции, стойкость к действию сдвигающих сил.
В качестве связующего слоя наиболее часто используют битумный материал, битумную эмульсию, эпоксидную смолу, полиуретан.
Основные функции гидроизоляционного слоя:
– водо- и воздухонепроницаемость,
– хорошая адгезия между плитой проезжей части и асфальтобетонной смесью,
– механическое сопротивление,
– устойчивость к действию противогололедных смесей,
– устойчивость к высоким температурам при укладке асфальтобетонной смеси.
Защитный слой
Литой асфальтобетон, как правило, используется в качестве защитного слоя в дорожной одежде, так как он устойчив к нефти, топливу, воде и минеральным солям.
Поверхностный слой
В качестве поверхностного слоя используют асфальтобетон. Его задача обеспечить дорожное полотно сопротивлением заносу, устойчивость к изменениям погодных условий и действию топлива, воды и противогололёдных реагентов, высокую стабильность, упругость, способность распределять нагрузку. На мостах, как правило, поверхностный слой выполняется из асфальтобетона. Это такие виды смеси, как плотный асфальтобетон, литой асфальтобетон и щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА).
Поверхностный слой на стальных ортотропных плитах мостовых сооружений
Ортотропные плиты используют в качестве плиты проезжей части в большинстве современных металлических мостах. Ортотропная плита — это металлический настил, который поддерживается системой продольных и поперечных ребер жесткости. Из-за различий свойств во взаимно перпендикулярных (ортотропных) направлениях их называют ортотропными.
Использование асфальтобетонных слоев на таких мостах обусловлено необходимостью защитить мостовые конструкции от повреждений, вызванных антигололедными смесями, и продлить их срок эксплуатации.
Стальная ортотропная плита более гибкая, чем железобетонная плита проезжей части, поэтому поверхностный асфальтобетонный слой должен допускать большие перемещения без повреждений покрытия. Необходимо найти оптимальное значение между сопротивлением к появлению остаточных деформаций (ведущих к образованию колеи) и сопротивлению усталости (ведущему к образованию трещин).
При проектировании мостов очень важно свести к минимуму собственный вес мостовой конструкции, вес стали ортотропной плиты и дорожной одежды на плите проезжей части.
Поверхностный слой на железобетонных плитах проезжей части мостов
Наиболее распространенная конструкция для проезжей части мостов — железобетонные плиты. Они также, как и ортотропные плиты со временем подвержены растрескиванию. Бетон подвержен разрушению от замораживания — оттаивания, действия агрессивных сред. Поэтому железобетонные плиты необходимо защитить от попадания влаги, насыщенной солями. Для максимально длительного срока эксплуатации железобетонных мостов необходима высококачественная гидроизоляция вместе с качественной дорожной одеждой из асфальтобетона (водонепроницаемая, механически стабильная, устойчивая к погодным и температурным колебаниям).
Поверхностный слой на железобетонных плитах проезжей части обычно состоит из 2х слоев: защитного и поверхностного. Защитный изготавливают из литого асфальтобетона, у которого высокое содержание заполнителя и низка пористость. Поверхностный слой должен быть жестким, более жестким, чем защитный.
Вывод
Одним из распространенных дефектов на участках дорог является появление пор и небольших трещин. В процессе износа дорожного покрова происходит растрескивание, образование пузырей, шелушение материала и возможное образование выбоин со значительной утратой ровности покрытия, где начинает циркулировать вода. Причиной деформации поверхностного слоя может быть слабая адгезия между слоем гидроизоляции и асфальтобетонным покрытием.
Таким образом, тщательно изучив достоинства и недостатки асфальтобетона, его состав и свойства, а также определённые условия при наложении асфальтобетона на мостовые переходы, можно рассмотреть статистику и отследить положительную/отрицательную динамику укладки асфальтобетона на конкретных объектах. Например, в Санкт-Петербурге много разводных мостов, и проблема устроить качественное покрытие, которое не пришлось бы постоянно ремонтировать, всегда стояла очень остро. Положительный опыт реконструкции моста Александра Невского показал, что надежное (асфальтобетонное) покрытие проезжей части для строений мостовых сооружений существует. Данное покрытие было уложено на ортотропной плите путепровода транспортной развязки на Индустриальном проспекте и на Лазаревском мосту на ортотропной стальной плите проезжей части. Очень много мостов в Петербурге покрыты асфальтобетонным покрытием. Также вышеупомянутой техникой был уложен уникальный мост через Обь в Новосибирске и многие другие мостовые подъезды.
К сожалению, в Петербурге и других плотнонаселённых городах России существует и отрицательный опыт использования асфальтобетона на мостовой поверхности. Чаще всего основной проблемой износа данного покрытия является производственный дефект, связанный с несоответствием фактически выполненных технических решений (уклон дороги, ширина земляного полотна и так далее) и требованиям разработанной проектной документации.
Чтобы действительно повысить эксплуатационный срок жизни асфальтового покрытия на мостовых сооружениях необходимо уже сегодня начинать строить дороги со строгим соблюдением технологии, чтобы исключить производственный дефект, а также внедрять инновационные технологии для продления как качества дорог, так и качество нашей жизни.
Литература:
- Котлярский, Э. В. Повышение долговечности покрытий автомобильных дорог за счет оптимизации структуры асфальтобетонов: специальность 05.23.05 «Строительные материалы и изделия»: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Котлярский Эдуард Владимирович, Белгородский государственный технологический университет им. Шухова. — Белгород, 2012. — 45 c.
- Овчинников И. Г., Макаров В. Н., Овчинников И. И., Распоров О. Н. Проблема устройства современных дорожных покрытий на мостовых сооружениях с ортотропной и железобетонной плитой проезжей части// Красная линия. Дороги. № 38/8 август 2009с.42–47
- Телегин М. А., Овчинников И. Г. Исследование совместной работы стальной ортотропной плиты с дорожной одеждой на ней при их различных параметрах // Интернет-журнал «Транспортные сооружения», Том 2, № 2 (2015) http://t-s.today/PDF/02TS215.pdf (дата обращения 15.04.2022)
- Овчинников И. И., Овчинников И. Г. Дорожная одежда на мостовых сооружениях: отечественный и зарубежный опыт // Интернет-журнал «Науковедение» № 5 (24), 2014. с. 1–25. (дата обращения 16.04.2022)
- European Asphalt Pavement Association. — Текст: электронный // https://eapa.org/: [сайт]. — URL: https://096.wpcdnnode.com/eapa.org/wp-content/uploads/2018/07/EAPA-Paper-Asphalt-pavements-on-Bridge-Decks-2013.pdf.
