Поверхностная обработка дорог методом «Чип Сил. Шероховатая поверхностная обработка дорог Устройство поверхностной обработки

Страница 42 из 52

11. УСТРОЙСТВО ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОКРЫТИЙ

11.1. Работы по устройству поверхностной обработки покрытий следует выполнять при температуре воздуха не ниже 15° С. При использова-нии катионной эмульсии для устройства поверхностной обработки - при температуре воздуха не ниже 5 °С.

УСТРОЙСТВО ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФРАКЦИОНИРОВАННОГО ЩЕБНЯ

11.2. При устройстве поверхностной обработки следует применять щебень марки не ниже 1200 из трудношлифуемых изверженных и метаморфических горных пород фракций 5-10,10-15 или 15-20 мм с преимущественно кубовидной формой зерен. Щебень должен быть чистым, не содержащим пыли и глины.

11.3. При устройстве поверхностной обработки с использованием битума в качестве вяжущего следует применять битумы марок БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БН 60/90, БН 90/130 или БН 130/200.

Битум должен выдерживать испытание на сцепление с щебнем, который будет применен для устройства поверхностной обработки. При неудовлет-ворительном сцеплении битума с щебнем следует использовать добавки соответствующих ПАВ, а также производить предварительную обработку щебня битумом.

При устройстве поверхностной обработки на участках дорог с затруднен-ными и опасными условиями движения, а также в районах с резко конти-нентальным климатом следует применять битум с добавками полимеров класса термоэластопластов.

11.4. Расход вяжущего и щебня должен соответствовать нормам, уста-новленным в табл. 15.

Таблица 15

Примечание. При применении чёрного щебня нормы расхода вяжущего снижаются на 20-25 %.

11.5. Работы по устройству поверхностной обработки следует произво-дить по чистой, незапыленной обрабатываемой поверхности, сухой при применении битума и увлажненной (0,5 л/м 2) при применении битумных эмульсий.

11.6. Температура битума во время розлива должна быть: для марок БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130 - 130 - 160 -С; для марок БНД 130/200 и БН 130/200 -100 - 130 °С.

Щебень следует распределять механизированным способом сразу после розлива битума слоем в одну щебенку и укатывать катком за 4-5 прохо-дов по одному следу.

В течение первых 2 - 3 сут эксплуатации необходимо ограничивать ско-рость движения автомобилей до 40 км/ч и регулировать его по ширине проезжей части. Незакрепившийся щебень должен быть удален с покрытия.

11.7. При устройстве поверхностной обработки с использованием битум-ных эмульсий следует применять преимущественно катионные эмульсии ЭБК-1, ЭБК-2 и анионные ЭБА-1, ЭБА-2.

Эмульсии должны выдерживать испытание на сцепление пленки вяжущего со щебнем по ГОСТ 18659-01.

При устройстве поверхностной обработки с применением катионных битумных эмульсий следует использовать щебень, не обработанный предварительно органическими вяжущими, при использовании анионных эмуль-сий - преимущественно черный щебень.

11.8. Поверхностную обработку с использованием битумных эмульсий следует производить в следующем порядке:

розлив эмульсии по покрытию в количестве 30 % нормы;

распределение щебня в количестве 70 % нормы;

розлив остального количества эмульсии;

распределение остального количества щебня;

11.9. При температуре воздуха ниже 20 °С следует применять эмульсии с концентрацией битума 55-60 % и температурой 40 -50 °С. При темпе-ратуре воздуха выше 20 °С подогревать эмульсию не следует, а концентра-ция битума может быть снижена до 50 %.

Распределение и укатку щебня следует производить в соответствии с п. 11.6. Укатку следует выполнять до полного распада эмульсии. При ис-пользовании анионных эмульсий движение автомобилей в соответствии с требованиями п. 11.6 разрешается открывать не ранее чем через сутки после окончания работ.

Поверхностная обработка состоит в том, что на укатанное и подготовленное, очищенное от пыли дорожное покрытие разливают тонким слоем горячий битум, по которому распределяют каменную мелочь (или крупный песок).

Толщина одиночной поверхностной обработки 1-1,5 и двойной 2,5-4 см. На поверхности дороги создают ровный водонепроницаемый слой с достаточной сопротивляемостью износу и шероховатой поверхностью, обеспечивающей хороший тормозной эффект. Для поверхностной обработки применяют вязкие битумы БНД 130/200 и БНД 200/300, имеющие рабочую температуру 90-150° С, и жидкие битумы МГ 130/200 и СГ 130/200, разогреваемые до температуры 80-100° С.

Технология производства одиночной поверхностной обработки включает следующие операции: подготовку поверхности покрытия для поверхностной обработки (ремонт, исправление поперечного профиля и очистка поверхности от грязи и пыли); предварительный розлив жидкого вяжущего (0,5 -0,8 л/м 2) на покрытие, устроенное без применения черных вяжущих; основной розлив вяжущего по поверхности покрытия с расходом битума (дегтя) 0,7-2,4 л/м 2 ; россыпь в разлитый слой горячего битума минеральных материалов размером 3-15 мм (мелкий щебень, гравий, крупный песок); укатку слоя поверхностной обработки.

Покрытия, на которых предполагается поверхностная обработка, не должны иметь поперечных уклонов свыше 30‰. При большем уклоне их необходимо смягчить с использованием, например, смеси песка с битумом. Покрытия перед поверхностной обработкой следует очистить механическими щетками, подметально-уборочными или поливочно-моечными машинами (2-3 прохода). Покрытия из укрепленных грунтов очищают от комков и пластов засохшей грязи проходами легких грейдеров, при этом металлические щетки следует применять очень осторожно, чтобы не повредить верхний слой укрепленного грунта.

Особенно тщательной очистки требуют поверхность и швы мостовых. На поверхности покрытий, устроенных без черного вяжущего (в частности, гравийных), почти всегда остается некоторое количество пылеватых частиц, которые могут вызвать отслаивание поверхностной обработки от покрытия. Во избежание этого следует создавать слой контакта в виде предварительного розлива, который по возможности лучше делать за 1-2 сут до основных работ. При этом жидкие битумы в теплую погоду можно применять без подогрева.

Вяжущие обычно разливают автогудронатором. Перед розливом их подогревают до рабочей температуры, указанной выше. Через 20-30 мин после розлива слой жидкого битума или дегтя следует засыпать минеральным материалом, в качестве которого лучше всего применять щебень из твердых пород камня; хуже - гравий и крупный песок.

В условиях лесхозов (леспромхозов) приходится применять любой прочный материал, включая дробленые доменные шлаки. Наибольший размер частиц не должен превышать толщину слоя вяжущего более чем на 5 мм. Если сразу после укатки слоя износа идет дождь или наступает похолодание, участок следует закрыть для движения до полного просыхания и последующей укатки. Для лучшего прилипания битума к минеральному заполнителю следует добавлять 1-3% гашеной извести. Минеральный материал удобно рассыпать с помощью навесных распределителей к самосвалам или имеющихся в совхозах, колхозах и отделениях «Сельхозтехники» распределителей минеральных удобрений.

Автомобиль с минеральным материалом должен двигаться задним ходом, при этом колеса должны находиться на рассыпанном слое каменной мелочи. Сразу после распределения минерального материала (до застывания вяжущего) начинают укатку. Обычно используют достаточно тяжелые катки (5-8 т), однако они не должны раздавливать куски минерального материала; при использовании слабых материалов укатку следует выполнять более легкими катками. Хорошие результаты получают при работе катков на пневматиках (любого веса). Окончательную укатку и формирование слоя поверхностной обработки осуществляют под воздействием движущихся машин примерно в течение месяца. При двойной поверхностной обработке после укатки 1-го слоя все остальные операции повторяют.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Поверхностная обработка - это технологический процесс сооружения слоев износа замыкающего слоя покрытия или создание шероховатой поверхности путем розлива вязкого битума и россыпи по нему прочных каменных материалов размерами 5...25 мм.

Одиночная поверхностная обработка устраивается на покрытиях из асфальтобетонной смеси типов В и Д всех марок, типов Б и Г марок II и III , а также на покрытиях, устраиваемых по методу пропитки или из грунтов, обработанных органическими (неорганическими) вяжущими материалами.

Поверхностная обработка выполняется по чистому, сухому и незапыленному покрытию при температуре воздуха не ниже + 15 ° С.

В качестве вяжущего материала применяется вязкий битум марок БНД (БН) 60/90, БНД (БН) 90/130, БНД (БН) 130/200, а минерального материала - щебень, преимущественно кубовидной формы фракций 5...10, 10...15, 15...25 мм из горных трудношлифуемых пород прочностью не ниже 120 МПа. Щебень должен быть чистым, без пыли и грязи.

Температура розлива битума марок БНД (БН) 60/90, БНД (БН) 90/130 - 130...160 ° С, марок БНД (БН) 130/200 - 100...130 ° С.

Более качественная поверхностная обработка производится с применением черного щебня фракций 10...15, 15...20 мм. Черный щебень укладывается битумощебнераспределителем типа РД-701 полосой 3,5 м с технической производительностью до 4000 м 2 /ч.

Однако оба эти способа поверхностной обработки имеют существенные недостатки.

1. Щебень, трудношлифуемый, кубовидной формы, прочностью 120 МПа, является дефицитным материалом.

2. Недостаточный срок службы, высокий уровень шума транспорта, интенсивный износ покрышек.

3. Вырванные зерна щебня снижают безопасность движения транспорта, особенно, при попадании в лобовое стекло.

Поверхностная обработка из песчано-резинобитумной смеси устраняет вышеперечисленные недостатки, исключает сдвиговые деформации и улучшает эксплуатацию дороги зимой.

Смесь можно готовить на обычных установках АБЗ с добавлением агрегата для подачи резиновой крошки в смеситель.

Состав смеси:

песок речной фракции 0,5 мм - 78 %;

минеральный порошок (зола уноса) - 15 %;

дробленая резина размером 0...1,5 мм - 7 %;

битум вязкий марок БНД 60/90, БНД 90/130 - 11,5 % от общей массы.

Песок, нагретый до 220 ° С, минеральный порошок, резиновая крошка перемешиваются в течение 30 с.

Далее в бункер подается битум с температурой 150... 160 ° С и смесь перемешивается в течение 1 мин. Готовая смесь с температурой 160... 170 ° С укладывается асфальтоукладчиком (битумощебнераспределителем) толщиной слоя 1,0...1,5 см по подгрунтованному покрытию жидкими битумом СГ (МГ) 70/130 из расчета 0,5...0,8 л/м 2 .

Уплотнение щебня (смеси) выполняется тяжелыми катками массой 10...18 т за 4...6 проходов по одному следу.

Повышения шероховатости и уплотнения покрытия можно добиться путем втапливания черного щебня в свежеуложенный верхний слой покрытия из малощебенистой или песчаной смеси - сайт. Верхний слой покрытия предварительно подкатывается самоходным катком массой 6...8 т за 2...4 прохода. Щебень распределяется щебнераспределителем из расчета:

фракции 5...10 мм - 12...14 кг/м 2 ,

фракции 10...15 мм - 15...17 кг/м 2 и фракции 15...20 мм - 18...21 кг/м 2 .

Втапливание черного щебня в верхний слой покрытия производится самоходным катком массой 6...8 т за 2...4 прохода. Дальнейшее уплотнение верхнего слоя покрытия выполняется тяжелыми катками массой 10...18 т за 12...18 проходов.

При устройстве поверхностной обработки с использованием вспененного битума применяют те же самые марки битума и щебня. Вспененный битум представляет собой конгломерат, состоящий из пузырьков воздушно-паровой смеси, стенки которых состоят из пленок битума. Вспенивание происходит при подаче в битум воды в количестве 1.... Оптимальное количество воды определяется опытным путем для каждого конкретного случая. Поверхностную обработку с применением вспененного битума устраивают при температуре воздуха не ниже +10 °С.

Розлив вспененного битума производится автогудронатором или битумощебнераспределителем типа РД-701, дооборудованным системой вспенивания.

Преимущества применения вспененного битума:

улучшение качества розлива (слой более тонкий, сплошной, равномерный по толщине);

уменьшение расхода вяжущего;

возможность разливать вяжущее при влажной погоде;

лучшая адгезия с каменным материалом и покрытием.

Температура битума при заливе в емкость 170...190 ° С, а при розливе 150...170 ° С.

Машина РД-701 может работать в режиме розлива битума с одновременной россыпью щебня, либо эти операции выполняются самостоятельно, раздельно. При перерывах в работе с подачей щебня за 2...3 м до остановки битум перекрывается, остатки из системы стекают и засыпаются щебнем.

Вслед за РД-701 бригада из 4...5 дорожных рабочих исправляет возникающие дефекты поверхностной обработки. Укатка выполняется катками массой 10...13 т за 3...5 проходов со скоростью 2...4 км/ч.

На дорогах с интенсивным тяжелым движением транспорта в качестве износа устраивают шероховатые слои толщиной 1,5, 2,0, 2,5 см из горячих щебеночных (50...85 % щебня) асфальтобетонных смесей по подгрунтованному покрытию жидким битумом из расчета 0,3...0,5 л/м 2 . Смесь распределяется асфальтоукладчиком и уплотняется при температуре 120...140 ° С катками массой до 9 т на пневмоходу за 8...12 проходов и тяжелыми гладковальцовыми катками массой 10...18 т за 6...10 проходов. Расход смеси зависит от крупности щебня и составляет от 30 до 60 кг/м.

Двойная поверхностная обработка применяется при значительных повреждениях асфальтобетонных и цементобетонных покрытий.

Щебень, не обработанный вяжущими материалами, допускается применять на дорогах при интенсивности движения транспорта не более 1000 авт./сут.

К устройству поверхностной обработки на старых покрытиях приступают после устранения всех повреждений и деформаций (выбоин, просадок и т.д.) тщательной очистки покрытия от пыли и грязи. Технология строительства различных видов поверхностной обработки покрытия изложена в табл. 61, 62, и рис. 17, возможные недостатки и способы их устранения в табл. 63.

Таблица 61

Технология устройства одиночной поверхностной обработки покрытия с применением различных материалов и машин

Примечание. Розлив битума по норме 1…1,3 л/м 2 производится по фракциям белого щебня, а по норме 0,8...0,9 л/м 2 - по фракциям черного щебня.

Таблица 62

Технология устройства двойной поверхностной обработки покрытия с применением различных материалов и машин

Примечание. Расход битума (1,0...1,6), (0,8...0,9) л/м 2 предусмотрен для белого щебня, а (0,8...0,9), (0,6...0,7) л/м 2 для черного щебня.

Таблица 62

Недостатки и способы их устранения при устройстве поверхностной обработки покрытия

Контроль качества работ

1. Проверяют температуру битума в каждом автогудронаторе.

2. Постоянно проверяют однородность и чистоту щебня, равномерность распределения битума и щебня на покрытии.

3. Не реже одного раза в смену проверяют сцепление вяжущего материала с поверхностью зерен щебня по ГОСТ 12801-84.

Для предохранения низкопрочного слоя каменных материалов от непосредственного воздействия колес автомобилей и создания шероховатой поверхности покрытия необходимо устройство верхних защитных тонкослойных покрытий, которые выполняются с использованием органических вяжущих материалов.
Такие покрытия препятствуют также прониканию атмосферной воды в несущие слои. Это имеет особо важное значение для материалов, изменяющих свои физико-механические свойства при увлажнении. Тонкослойные покрытия устраиваются чаще всего в виде поверхностной обработки или же в виде слоя из предварительна обработанных органическими вяжущими минеральных материалов.
Поверхностная обработка заключается в распределении по проезжей части дороги органических вяжущих материалов с последующей засыпкой мелким каменным материалом в количестве, необходимом для создания тонкого (2-4 см), но вместе с тем плотного и эластичного слоя, хорошо связанного с нижележащим слоем одежды и защищающего ее от непосредственного воздействия автомобилей и атмосферных осадков. Поверхностная обработка улучшает эксплуатационные качества покрытий, повышая их шероховатость.
Для поверхностной обработки применяют вязкие дегти или битумы, которые в горячем состоянии разливают на хорошо уплотненную, ровную поверхность покрытия. В зависимости от вида дорожного покрытия, характера и интенсивности движения эту операцию повторяют 1, 2 или 3 раза, в соответствии с чем поверхностную обработку называют одиночной, двойной или тройной.
Если поверхностную обработку делают на старом покрытии, его необходимо предварительно тщательно отремонтировать. Новые щебеночные, гравийные, грунтощебеночные и другие покрытия до выполнения поверхностной обработки должны быть доуплотнены движением Выявившиеся деформации покрытия необходимо ликвидировать. Устройство поверхностной обработки характеризуется высокими темпами работ, использованием несложного оборудования, минимальным расходом вяжущих и минеральных материалов и как результат всего этого невысокой стоимостью (2,5 - 4,5 тыс. руб. за 1 км).
Порядок производства работ при устройстве одиночной поверхностной обработки следующий: подготовка обрабатываемой поверхности; розлив вяжущего в горячем состоянии; немедленное распределение (россыпь) и разравнивание минерального материала; уплотнение. При двойной и тройной поверхностных обработках розлив вяжущих, россыпь минеральных материалов и уплотнение-производятся соответственно 2 или 3 раза.
Подготовка обрабатываемой поверхности заключается в ее очистке, частичном мелком ремонте для ликвидации неровностей и вспомогательном розливе вяжущего материала. Покрытие очищают механическими щетками за один-два прохода.
При обработке покрытия из низкопрочных каменных материалов после очистки его от грязи и пыли следует разлить жидкий битум марок СГ-15/25, МГ-25/40 или деготь Д-1, Д-2 в количестве 1,0-1,5 л/м2 для улучшения сцепления вновь образуемого черного коврика с поверхностью покрытия (подгрунтовка). Основное вяжущее разливают только после того, как в покрытие полностью впитается материал предварительного розлива.
Для поверхностной обработки применяют органические вяжущие материалы с повышенной вязкостью жидкие битумы СГ-40/70-МГ-40/70, а также вязкие битумы БНД-130/200 БНД-200/300 И каменноугольные дегти Д-4 и. Д-5. При более прохладной погоде и малопрочных материалах применяются менее вязкие (из перечисленных) вяжущие материалы.
Дорожные каменноугольные дегти, применяемые для поверхностной обработки дорог, понижают срок службы покрытия вследствие быстрого старения, Некоторое повышение погодо- и теплоустойчивости дегтей достигается путем введения в них тонкодисперсных частиц каменных материалов, известняка, доломита, шлака или каменной пыли. Дегти с такими добавками называются наполненными. Количество добавки обычно не превышает 30% по массе. Количество добавки может быть установлено по формуле

где Н/Д - весовое отношение наполнителя к дегтю; k - коэффициент, зависящий от свойств наполнителя, равный 0,4-0,5, γн и γд - плотности наполнителя и дегтя; Сн - вязкость по стандартному вискозиметру наполненного дегтя; С - то же, чистого.
При устройстве поверхностной обработки можно применять и быстро распадающиеся эмульсии, что позволяет использовать увлажненные минеральные материалы.
Опыт показал, что при недостаточной чистоте минерального материала и в районах с теплым климатом можно применять средне- и медленнораспадающиеся эмульсии, содержащие 50-55% битума.
Подготовительные и окончательные операции проводят так же, как и для поверхностной обработки с битумом. В технологии устройства есть небольшое различие, которое заключается в том, что эмульсию разливают на рассыпанный минеральный материал (60-70% от нормы), а затем рассыпают остальные 30-40% минерального материала. Такая технология препятствует растеканию эмульсии.
Положительных результатов достигли дорожники Украины, применяя несколько иную технологию; вначале рассыпают 30% минерального материала от нормы и затем разливают 50% эмульсии, затем рассыпают еще 40% минерального материала и разливают оставшиеся 50% эмульсии, после чего засыпают до нормы оставшийся минеральный материал и уплотняют средним или тяжелым катком за два-четыре прохода по одному следу.
Для улучшения прилипания битума к поверхности минерального материала применяют поверхностно-активные добавки, которые вводят путем их распыления по поверхности сразу же после розлива битума или при его приготовлении.
Битум разливают при температуре 80-120° С на сухое очищенное покрытие. Температура воздуха должна быть не ниже 15° С. Вяжущее разливают при помощи автогудронаторов, прицепных гудронаторов или битумовозов, чаще на всю ширину проезжей части, а иногда (в зависимости от условий проезда, нормы розлива и ширины проезжей части) на половину ее ширины.
При розливе вяжущего автогудронаторами следует иметь в виду, что интенсивность распределения вяжущего зависит от скорости движения автогудронатора, которая в связи с этим назначается в соответствии со специальными таблицами.
При емкости автогудронатора Qt длине распределительной трубы b, норме розлива вяжущего q длина захватки за один проход составляет

Слой битума или дегтя должен быть возможно более тонким и равномерным, без пропусков. Норму розлива необходимо тщательно соблюдать и изменять в зависимости от вязкости материалов, характеристики каменного материала. При шероховатом и неплотном покрытии, крупном минеральном материале и вязком битуме (дегте) требуется больший объем органических вяжущих материалов.
Пропущенные места при розливе (ввиду засорения сопел, неравномерного движения автогудронатора и т. д.) должны быть заделаны разливом из лейки или другим путем.
При розливе вяжущего по одной половине дороги необходимо обеспечить ровный продольный стык, для этого предыдущий розлив перекрывают не более чем на 5-10 см.
На участках со значительными продольными уклонами для предотвращения быстрого стекания вяжущего розлив следует вести снизу вверх.
Минеральный материал (гравий, щебень размером до 25 мм) рассыпают немедленно после розлива вяжущего, что необходимо для хорошего сцепления каменных частиц и битума. Чем быстрее будет сделана россыпь минерального материала, тем большая гарантия получения равномерной толщины обрабатываемого слоя по всей ширине проезжей части. Материал рассыпают так, чтобы на покрытии не оставалось черных пятен, так как в противном случае вяжущее будет прилипать к колесам движущихся машин и срывать слой обработки. Минеральные материалы распределяют самоходными и прицепными щебнераспределителями или автомобилями-самосвалами с навесным распределительным оборудованием. Для того чтобы не наезжать на вяжущее, автомобили-самосвалы движутся задним ходом. Щебень и гравий, применяемые для россыпи, должны, быть однородными по прочности и размерам, чистыми и сухими. Для первой россыпи может быть применен минеральный материал меньшей прочности. Для последней россыпи следует применять прочный, морозостойкий, плохо шлифующийся одномерный материал с соотношением размеров частиц не более 1-2, что обеспечивает быстрое формирование покрытия. Для обеспечения большой шероховатости покрытия, что особенно важно при значительных продольных уклонах, рекомендуется применять для последней россыпи щебень размером 15-25 или 10-15 мм. Расход вяжущего и минерального материала приведен в табл. 55.

Для равномерного распределения минерального материала его разметают механическими щетками. Затем полученный слой уплотняют катком на пневматических шинах или с металлическими вальцами. Количество проходов в зависимости от прочности минерального материала, температуры воздуха, типа и массы катка может быть в пределах трех - шести по одному следу Прочные материалы (1-2-го классов) следует уплотнять средними (7-9 т) или тяжелыми (10-12 т) катками, менее прочные материалы (3-4-го классов) уплотняют легкими катками (5-6 т) или лучше катками на пневматических шинах.
В процессе укатки необходимо следить за образованием просадок, наличием отдельных жирных мест В том и другом случае дополнительно рассыпают минеральный материал, тщательно разметая его по исправляемой поверхности. Движение может быть открыто через 6-8 ч после уплотнения. Окончательное формирование покрытия происходит под воздействием движения.
Поверхностную обработку покрытий из грунта и грунтощебня следует выполнять после уплотнения и формирования покрытия под действием автомобильного движения.
Работы по устройству поверхностной обработки должны заканчиваться с таким расчетом, чтобы формирование покрытия в процессе эксплуатации было завершено за 10-20 дней до начала периода с пониженными температурами воздуха и дождями, в противном случае возможно разрушение покрытия.
За слоем поверхностной обработки в первые две-три недели необходим уход: отдельные повреждения следует немедленно исправлять; минеральный материал, сбрасываемый движением к краям дороги, следует наметать обратно, а выступающие пятна вяжущего материала присыпать каменной мелочью.
По мере износа поверхностную обработку следует периодически повторять. Повторная обработка требует меньшего расхода вяжущего (1,0-1,5 кг/м2) и каменной мелочи.
Для обеспечения нормальной службы дорожных одежд из низкопрочных материалов поверхностная обработка имеет особенно важное значение. При ее отсутствии или повреждении разрушается покрытие и повышается его износ. Если своевременно возобновлять поверхностную обработку, практически не возникает потребности в ремонте покрытия, за исключением мелкого текущего ремонта местных повреждений.
Для слоев укрепленного грунта, обработанного и необработанного грунтощебня, жерствы, шлаков, гравия, низкопрочных каменных материалов необходимо применять тройную, в крайнем случае двойную поверхностную обработку.
На покрытиях, ранее обработанных органическими вяжущими материалами, устраивается, как правило, одиночная поверхностная обработка.
Основными отличиями поверхностной обработки на покрытиях, ранее обработанных вяжущими, являются возможность в ряде случаев исключения предварительного розлива и меньший расход вяжущего и минерального материала.
На Украине для устройства поверхностной обработки применяют высокопрочный клинец крупностью 15-25 мм с тщательным уплотнением тяжелыми катками. Такая, поверхностная обработка дает шероховатое покрытие и значительно удлиняет срок его службы. Так, поверхностная обработка с применением низкопрочных минеральных материалов служит около 2-3 лет, а с применением гранитного материала - 3-6 лет, в зависимости от интенсивности и состава движения.
Для устройства шероховатых поверхностных обработок в Kaзахстане применяли высокопрочный гранитный щебень, дробленый гравий, частично прочный известняк и вязкий битум марок БНД-90/130, БНД-130/200, а также быстро- и среднераспадающиеся эмульсии. Нормы расхода материалов приведены в табл. 56.

Эффективность устройства шероховатых поверхностных обработок по сравнению с обычными (гладкими, эластичными) характеризуется следующими данными: расход щебня сократился на 60-80%, битума - на 30-50% с экономическим эффектом в среднем 400 руб. на 1 км поверхностной обработки. Коэффициент сцепления шин с покрытием повысился в 1,6-2,2 раза, повысилась скорость движения автомобилей; ровность покрытия по показателю толчкомера ТХК-2 улучшилась на 22%; себестоимость перевозок снизилась на 7% за счет улучшения эксплуатационного состояния покрытий, количество дорожно-транспортных происшествий сократилось на 32%.
Толщина слоя поверхностной обработки зависит главным образом от количества вяжущего и каменного материала и частично от прочности и ровности обрабатываемой поверхности.
При отсутствии достаточно прочных каменных материалов для устройства поверхностной обработки на дорогах низких категорий иногда используют малопрочные каменные материалы, которые предварительно обрабатывают органическими вяжущими материалами.

Поверхностная обработка - это способ создания шероховатой поверхности покрытия и устройства слоев износа и защитных слоев путем розлива на основание тонкого слоя органического вяжущего, распределения высокосортного щебня и его уплотнения (рис. 3). Во многих странах поверхностную обработку называют Chip Seals — щебеночные защитные (изолирующие) слои.

Рис. 3. Основные технологические операции по устройству поверхностной обработки:

1 — подготовительные работы; 2 — розлив битума; 3 — распределение щебня; 4 — уплотнение щебня; 5 — сметание лишних щебенок

Перед устройством поверхностной обработки дорожное покрытие предварительно должно быть подготовлено. В состав подготовительных работ при устройстве поверхностной обработки на новом покрытии входит:

очистка покрытия от пыли и грязи;

установка знаков для организации движения, ограждение места производства работ.

В случаях, когда покрытие не удается полностью очистить от пыли и грязи, оставшейся в мелких трещинках и впадинах, его рекомендуется подгрунтовать путем розлива жидкого битума по норме 0,3-0,5 л/м 2 или битумной эмульсии с расходом 0,5-0,8 л/м 2 .

В состав основных работ входит розлив битума, распределение и уплотнение щебня. После этого производится сметание отдельных не укрепившихся щебенок и открывается движение транспорта. Процесс окончательного формирования поверхностной обработки продолжается около 10 дней, в течение которых скорость движения автомобилей ограничивается и производится ежедневное сметание не укрепившихся щебенок.

Назначениеи виды поверхностных обработок. Поверхностная обработка выполняет следующие функции:

восстанавливает и повышает сцепные качества дорожного покрытия;

формирует слой износа и защитный слой от проникания воды в дорожную одежду;

останавливает разрушение и продлевает срок службы старых покрытий, на которых появились признаки износа в виде трещин, шелушения, выкрашивания и другие;

при устройстве на щебеночных и гравийных покрытиях обеспечивает обеспыливание и значительно более комфортные условия движения автомобилей.

Различают несколько видов поверхностной обработки, которые применяют в различных условиях:

одиночная или простая обработка с однократным розливом вяжущего и распределением щебня. Применяется для создания слоя износа и шероховатого слоя на покрытиях с достаточной прочностью и невысокой интенсивностью движения. Толщина слоя составляет 1,5-2,5 см;

одиночная или простая обработкас двойным распределением щебня. На слой разлитого вяжущего сначала распределяют более крупную фракцию щебня (например, 8/11 или 15-20 мм), прикатывают катком, а затем распределяют более мелкую фракцию щебня (например, 2/5 или 5-10 мм) и уплотняют. Применяется на дорогах с высокой скоростью движения автомобилей. Толщина слоя может составлять 3-4 см;

простая обработка типа сэндвич. На поверхность покрытия распределяют крупную фракцию щебня, затем разливают вяжущее, распределяют мелкую фракцию щебня и уплотняют. Применяется при неоднородном по ровности основании для выравнивания и некоторого усиления;

двойная поверхностная обработка или поверхностная обработка типа двойной «сэндвич». На первый слой разлитого вяжущего распределяют крупную фракцию щебня и уплотняют. Затем разливают второй слой вяжущего, распределяют более мелкую фракцию щебня и окончательно уплотняют. Толщина слоя составляет 3-4 см. Применяется на покрытиях с недостаточной прочностью, при наличии сетки трещин, ямочности, колей, при высокой интенсивности движения, то есть в тех случаях, когда необходимо не только создать шероховатый слой износа и защитный слой, но и улучшить ровность, несколько повысить прочность и сдвигоустойчивость. Применяется также на цементобетонных покрытиях;

двойная поверхностная обработкас прослойкой из щебня. На очищенное и выровненное гравийное или щебеночное покрытие рассыпают прослойку из щебня крупной фракции и уплотняют. Затем разливают первый слой вяжущего, распределяют более мелкую фракцию щебня и уплотняют. После этого разливают второй слой вяжущего, распределяют щебень мелкой фракции и окончательно уплотняют. Толщина слоя может достигать 5 см. Применяется на «белых» гравийно-щебеночных покрытиях для перевода их в «черное» шоссе.

Требования к каменным материалам для поверхностной обработки. Для поверхностной обработки применяют щебень из высокопрочных изверженных или метаморфических горных пород с прочностью более 100-120 МПа и износом при истирании в барабане Деваля не более 35 %.

Для дорог с малой интенсивностью движения допускается применять щебень из осадочных пород (известняк) прочностью не менее 80 МПа с истиранием не более 40 %. Щебень должен быть мытым: чистым и без пыли. Доля зерен мельче 0,63 мм не должна превышать 0,5 %. Зерна щебня должны быть одномерными узких фракций кубовидной формы.

В целях экономии дорогостоящего высокопрочного щебня на дорогах со средней интенсивностью движения можно устраивать поверхностную обработку из смеси разнопрочных каменных материалов, в которой 50 % и более составляет щебень прочностью 100 МПа и выше и до 50 % щебень прочностью 60-80 МПа. Опыт показывает, что в процессе эксплуатации более слабые щебенки истираются быстрее и уменьшаются по высоте, а более прочные щебенки выступают из покрытия и обеспечивают хорошие сцепные свойства мокрого покрытия.

По европейским стандартам применяют размер фракций щебня, мм — 2/5; 5/8; 8/11; 11/16 . В России допускается более широкий диапазон размера фракций, мм — 5-10; 10-15; 15-20 и 20-25 . Однако в последние годы наметилась тенденция к переходу на более мелкие размеры и более узкие фракции щебня, близкие к европейским стандартам.

Требования к однородности материала по предельным размерам основаны на опыте срока службы поверхностной обработки. Необходимо, чтобы все щебенки прочно прилипли гранями к разлитому вяжущему. При однородном щебне, рассыпаемом в один слой (рис. 4, а), этого можно достигнуть. В разнородном материале всегда найдутся мелкие зерна, которые будут лежать сверху и не получат должного сцепления с битумом (рис. 4, б). Под воздействием касательных усилий колес автомобилей эти щебенки вырываются и вылетают в стороны, покрытие получается неровным и необходимы дополнительные, проводимые часто вручную работы по заметанию щебенок с обочины на покрытие.

Рис. 4. Поверхностная обработка: 1 — вяжущее; 2 — щебень, не удерживаемый вяжущим; 3 — щебень, удерживаемый вяжущим

Вылетающие из-под колес щебенки опасны, травмируют проезжающих и пешеходов, разбивают стекла автомобилей.

Выбор размера фракций зависит от многих факторов, в том числе от того, какие транспортно-эксплуатационные характеристики покрытия необходимо получить, при какой интенсивности, в каком составе движения работает покрытие и в каких климатических условиях, а также от состояния старого покрытия и его твердости. Так, для получения водонепроницаемого защитного слоя небольшой толщины на местных проездах и площадях в населенных пунктах применяют щебень фракций 2/5, который создает мелкую шероховатость типа наждачной бумаги. Фракции 5/8 обеспечивают хорошую шероховатость на прочных и ровных покрытиях при минимальном уровне звуковой эмиссии. Более глубокую шероховатость, больший износ шин и уровень звуковой эмиссии создает поверхностная обработка из щебня фракций 8/11 и 11/16, однако она более долговечна при интенсивном движении и более эффективна на мягких покрытиях. На очень мягких покрытиях в районах с жарким климатом в России применяют щебень фракций 15-20 и даже 20-25 мм.

Для определения жесткости или твердости старого покрытия применяют твердомеры. Чтобы привести результаты измерений, выполненных при разной температуре, к сопоставимому виду, их приводят к расчетной температуре (рис. 5).

Для устройства поверхностной обработки применяют щебень, предварительно обработанный небольшим количеством органического вяжущего или чистый щебень. Для обработки щебень разогревают до температуры 170-180°С, загружают в мешалку, куда впрыскивают горячий битум в количестве 1-1,5 % от массы щебня и перемешивают. Получают так называемый черный щебень. Такая обработка часто используется при устройстве шероховатых слоев на дорогах в северных районах.

Считается, что в обработанном щебне битум проникает в микропоры и закрывает их для проникания воды, вследствие чего повышается водостойкость и морозоустойчивость щебня, который применяют на дорогах с высокой интенсивностью движения и в районах с холодным влажным климатом. Необработанный щебень применяют на дорогах с интенсивностью движения до 1000 авт./сут, а также для второй россыпи при устройстве поверхностной обработки с двухкратным распределением щебня.

Рис. 5. Оценка твердости покрытия:

Зоны жесткости: 1 — очень мягкое; 2 — мягкое; 3 — нормальное; 4 — твердое; 5 — очень твердое.

Однако можно предположить, что наличие пленки битума в порах обработанного щебня может препятствовать прониканию в них битумной эмульсии или битума, разлитого на покрытии и, наоборот, битумная эмульсия хорошо взаимодействует со свежей чистой поверхностью щебенок, глубоко проникает в микропоры и тем самым обеспечивает более прочные связи минеральных материалов. Поэтому необработанный щебень находит все большее применение для поверхностной обработки.

Требования к вяжущим для поверхностной обработки. В качестве вяжущих для устройства поверхностных обработок применяют в основном битумные эмульсии и, в меньших объемах, битум. В России чаще применяют вязкие битумы БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, МГ 130/200, МГ 70/130.

Благодаря водному характеру битумной эмульсии она обладает высокой смачивающей способностью поверхности щебня. При распаде эмульсии происходит адгезия (сцепление) битума с каменным материалом и одновременным вытеснением воды с поверхности каменного материала.

Обычно применяют катионные битумные эмульсии, в которых капельки битума имеют положительный электрический заряд, а поверхность каменного материала получает отрицательный заряд. Происходит обмен зарядами, что означает начало распада битумной эмульсии, после чего битум входит в жесткое сцепление с поверхностью щебня.

В современной технологии применяют высококонцентрированные битумные эмульсии типа ЭБК-2, в которых содержание битума составляет 65-70 %. Поскольку такие эмульсии имеют сравнительно высокую вязкость, их перед применением подогревают до 50-70°С для удобства обработки.

Для улучшения реологических и других физических свойств битумных эмульсий в настоящее время широко применяют добавки полимеров.

Битумные эмульсии, модифицированные полимерами, должны иметь температуру удара в тепле минимум 60-65°С и температуру удара в холоде минимум минус 5°С. Кроме эмульсий для поверхностной обработки часто применяют модифицированный полимерами горячий битум (табл. 20.2). В России это битум вязкий БНД 130/200 и БНД 90/130.

При использовании в качестве вяжущего битумной эмульсии расход эмульсии и щебня должен соответствовать нормам, приведенным в табл. 20.3.

Во Франции норма расхода битума для поверхностной обработки на старых покрытиях принята равной 10 % от расхода щебня, из них 8 % идет на обеспечение связи щебенок между собой и с основанием и 2 % на герметизацию мелких трещин в старом покрытии (табл. 20.4).

Принципиальный подход к назначению нормы расхода щебня состоит в том, чтобы его было достаточно для создания плотного каменного скелета, а количество вяжущего назначается из условия, что вяжущее должно обеспечить обволакивание всех щебенок на высоту 2/3 от размера щебенок и герметизацию старого покрытия .

Организация работ по устройству поверхностной обработки. Поверхностную обработку устраивают обычно летом в сухую погоду при температуре воздуха не ниже 15°С. Допускается выполнять работы при температуре воздуха 5°С весной и 10°С осенью.

При использовании в качестве вяжущего битумной эмульсии поверхностную обработку можно устраивать на влажном покрытии и при небольшом дожде.

При использовании в качестве вяжущего горячего вязкого битума все работы должны быть выполнены за время, пока температура битума не опустилась ниже допустимой по загустеванию битума. При розливе битума температура должна поддерживаться:

для вязких битумов марок БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90 и БН 90/130 в пределах 150-160°С;

для марок БНД 130/200 и БН 130/200 в пределах 100-130°С;

для полимербитумных вяжущих в пределах 140-160°С;

для дегтеполимерного вяжущего в пределах 100-110°С.

Таблица 2

Нормы розлива вяжущих и распределения щебня при устройстве поверхностных обработок

Примечание. При применении необработанного щебня нормы розлива битума повышают на 20 %. Фракцию щебня для одиночной поверхностной обработки выбирают по расчету и в зависимости от твердости покрытия

Таблица 20.3

Таблица 20.4

Температуру и концентрацию эмульсии устанавливают в зависимости от погодных условий следующим образом:

при температуре воздуха ниже +20°С эмульсия должна иметь температуру от 40 до 50°С (при концентрации битума в эмульсии 55-60 %). Подогрев эмульсии до такой температуры осуществляется непосредственно автогудронатором;

при температуре воздуха выше +20°С эмульсия (при концентрации битума в эмульсии 50 %) может иметь такую же температуру, но не менее.

Для прочного сцепления битумной эмульсии с обрабатываемым покрытием необходимо обеспечить его чистоту. Очистку покрытия выполняют непосредственно перед началом поверхностной обработки. При сухой жаркой погоде покрытие увлажняют (0,5 л/м 2) непосредственно перед основным розливом эмульсии. Температура и концентрация эмульсии устанавливаются в зависимости от погодных условий: при температуре воздуха ниже 20°С применяют эмульсию с концентрацией битума 55-60 % и температурой 40-50°С; при температуре воздуха выше 20°С подогревать эмульсию не надо и концентрацию битума можно уменьшить до 50 %. Вязкость эмульсии должна быть в пределах 15-30 с.

Распределение эмульсии и щебня может производиться раздельно и синхронно. При раздельном распределении первоначально эмульсию разливают в количестве 30 % нормы и рассыпают 70 % нормы щебня. Сразу после этого разливают остальное количество эмульсии (70 %) и распределяют оставшийся щебень. Щебнераспределитель должен двигаться как можно ближе к автогудронатору и рассыпать щебень перед собой. Уплотнение (самоходные катки на пневмоходу или с обрезиненными вальцами совершают 4-5 проходов со скоростью до 5 км/ч) начинается с момента начала распада эмульсии и заканчивается в момент его окончания. При синхронном распределении эмульсия и щебень попадают на покрытие с интервалом времени не более 1 с. При таких условиях эмульсия успевает до начала распада заполнить поры покрытия и щебня и тем самым создать благоприятные условия для последующего уплотнения поверхностной обработки.

Основной розлив вяжущего производят, как правило, по одной половине проезжей части или на ширину одной полосы движения в один прием без пропусков и разрывов. Если можно организовать движение транспортного потока по объезду, розлив вяжущего и распределение щебня целесообразно выполнять на всю ширину проезжей части одновременно или с небольшим уступом. Это позволит избежать образования продольных шов в поверхностной обработке.

При определении длины сменной захватки и подборе состава машин необходимо исходить из того, что все работы по распределению битумной эмульсии и щебня и по уплотнению должны быть закончены за время распада эмульсии, который легко определить визуально по внешнему виду, когда коричневый цвет эмульсии сменится темным.

Распределение щебня необходимо выполнять как можно быстрее после розлива вяжущего. Поэтому щебнераспределитель должен идти сразу за гудронатором. Распределители щебня бывают самоходными или навесными на автомобилях-самосвалах. В любом случае распределитель щебня работает по схеме «от себя», то есть так, чтобы его колеса двигались по уже распределенному щебню, а не по слою вяжущего. Для этого автомобиль с навесным распределителем движется задним ходом.

Общий состав основного звена машин для поверхностной обработки состоит из машины для очистки покрытия от пыли и грязи, автогудронатора, распределителя щебня (одного или двух), звена катков и машины для подметания лишнего щебня. Уплотнение начинают сразу после распределения щебня сначала средним катком за два-три прохода по одному месту со скоростью 10-15 км/ч, а затем тяжелым катком не менее чем по два-три прохода по одному месту. Лучшие результаты получают, когда для уплотнения применяют самоходные катки на пневматических шинах.

В процессе уплотнения необходимо учитывать особенности устройства различных видов поверхностных обработок. Простые поверхностные обработки с двойным распределением щебня уплотняют только после второго распределения щебня. Оба слоя должны очень быстро укладываться друг за другом, а последующее уплотнение производиться очень интенсивно пятью проходами катка по одному следу. При поверхностных обработках типа сэндвич первый слой щебня также не уплотняется и уплотнение начинается после распределения второго (верхнего) слоя щебня. При двойных обработках уплотнение начинается после первого распределения щебня. Затем немедленно укладывается и уплотняется второй слой.

Уход за поверхностной обработкой. После уплотнения катками и завершения распада эмульсии открывают движение по поверхностной обработке. В течение первого периода, который составляет 3-10 дней, необходимо обеспечить движение автомобилей со скоростью не более 40 км/час, чтобы лишний щебень не вылетал из-под колес и не мог разбить стекла автомобиля. Лишний щебень в первые дни регулярно убирают сметающими или всасывающими машинами. В течение нескольких дней битум под действием тепла и движущегося транспорта поднимется и покроет все щебенки тонким слоем, придав поверхности однородный цвет.

Поверхностная обработка с синхронным распределением вяжущего и щебня. Качество поверхностной обработки во многом зависит от надежности работы системы «вяжущее-щебень» и «щебень-вяжущее-основание».

Опыт эксплуатации поверхностных обработок показал, что наиболее эффективно это взаимодействие, когда вяжущее заполняет зону контакта между смежными щебенками на высоту h , которая должна быть равна 2/3 высоты щебенки, то есть

h = 2/3 D , где

h - высота слоя вяжущего в зоне контакта смежных щебенок, мм;

D - размер щебенки по высоте, мм.

Установлено, что до 80 % дефектов поверхностной обработки составляют отделения и выкрашивания щебенок вследствие недостаточной связи в зоне их контакта.

Надежное сопряжение щебенок друг с другом происходит за счет выдавливания вяжущего в зазоры между щебенками и дальнейшего продвижения вверх по законам капиллярного поднятия. Высота этого поднятия зависит от размеров зазоров между щебенками и вязкости вяжущего (рис. 6). Вяжущее с невысокой вязкостью в капиллярах образует глубокий мениск и поднимается на большую высоту, обво лакивая щебенку тонким слоем (рис. 6, а). Вяжущее с высокой вязкостью не позволяет образоваться мениску, поднимается на небольшую высоту, оставляя значительную часть щебенок без пленки вяжущего (рис. 6, б). В процессе эксплуатации связи между такими щебенками ослабляются и они отделяются от покрытия, происходит выкрашивание.

Рис. 6. Варианты сопряжения щебня с покрытием:

а — при нормальном поднятии битума с образованием высокого мениска;

б — при недостаточном поднятии битума без образования мениска

Чтобы уменьшить вязкость битума в процессе устройства поверхностной обработки, его подогревают и распределяют при температуре 140-160°С. Однако разлитый по поверхности покрытия горячий битум толщиной пленки 0,5-2,0 мм очень быстро остывает. При этом его вязкость также быстро увеличивается и к моменту распределения щебня может достичь значительной величины.

Высококонцентрированные битумные эмульсии тоже обладают сравнительно высокой вязкостью и поэтому их перед распределением рекомендуется подогревать до 50-70°С. Кроме того в битумной эмульсии после распределения начинается процесс быстрого распада, до окончания которого щебень уже должен быть распределен. Таким образом, на качество поверхностной обработки большое влияние оказывает период времени от розлива вяжущего до распределения щебня t (рис. 7).

Рис. 7. Интервал времени между распределением вяжущего и щебня

При обычном, асинхронном распределении вяжущего и щебня, когда вяжущее распределяется автогудронатором, а щебень идущим за ним на расстоянии 10-100 м и более щебнераспределителем, промежуток времени t составляет от 5 с при очень четкой работе машин до 10 мин и более при небольших задержках с распределением щебня. Поэтому задача сокращения периода между распределением вяжущего и щебня является задачей повышения качества и долговечности поверхностной обработки.

Эта задача успешно решена в технологии устройства поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня. Для этого созданы комбинированные машины и оборудование для распределения вяжущего и щебня с интервалом времени всего в 1 с. Для поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня в России применяют машины БЩР-375 и битумощебнераспределители Саратовского ФГУП Росдортех типа Чипсилер-40 и Рипсилер-26 (рис. 8). Производительность указанных машин составляет 3-6 км/ч.

Машина состоит из емкости для вяжущего с подогревом, кузова для щебня, системы распределения вяжущего, щебнераспределителя и специальной консоли (площадки) оператора с пультом автоматизированного управления рабочими органами машины и процессом распределения. Кузов автомобиля разделен поперечными перегородками, позволяющими расходовать щебень частями. Система распределения вяжущего состоит из плоскоструйных форсунок, расположенных на одной поперечной балке на расстоянии 10 см одна от другой с общей шириной распределения до 4 м. Вяжущее из форсунок распределяется под давлением в виде мельчайших частичек и покрывает покрытие тонким равномерным слоем. Каждая форсунка имеет автономное включение и выключение, что обеспечивает возможность гибкого регулирования ширины распределения вяжущего (битума или битумной эмульсии).

Щебнераспределитель оригинальной конструкции позволяет распределять фракции размером 2-20 мм слоем в одну щебенку. Для лучшего формирования рассыпанный щебень необходимо немедленно уплотнить катками на пневматических шинах или катками с обрезиненными вальцами.

Рис. 8. Комбинированная машина «Чипсилер» фирмы «СЭКМЭР» для синхронного распределения вяжущего и щебня:

1 — емкость для вяжущего; 2 — кузов для щебня; 3 — распределитель вяжущего; 4 — щебнераспределитель; 5 — рабочая площадка оператора с пультом управления