20.2. Поверхнева обробка дорожніх покриттів
Поверхнева обробка- це спосіб створення шорсткої поверхні покриття та влаштування шарів зносу та захисних шарів шляхом розливу на основу тонкого шару органічного в'яжучого, розподілу високосортного щебеню та його ущільнення (рис. 20.3). У багатьох країнах поверхневу обробку називають Chip Seals – щебеневі захисні (ізолюючі) шари.
Мал. 20.3. Основні технологічні операції з улаштування поверхневої обробки:
1-підготовчі роботи; 2 – розлив бітуму; 3 – розподіл щебеню; 4-ущільнення щебеню; 5-змітання зайвих щебінь
Перед пристроєм поверхневої обробки дорожнє покриття має бути попередньо підготовлене. До складу підготовчих робіт при влаштуванні поверхневої обробки на новому покритті входить:
очищення покриття від пилу та бруду;
встановлення знаків в організацію руху, огородження місця виконання робіт.
У випадках, коли покриття не вдається повністю очистити від пилу та бруду, що залишився в дрібних тріщинах і западинах, його рекомендується підгрунтувати шляхом розливу рідкого бітуму за нормою 0,3-0,5 л/м 2 або бітумної емульсії з витратою 0,5- 0,8 л/м2.
До складу основних робіт входить розлив бітуму, розподіл та ущільнення щебеню. Після цього проводиться змітання окремих щебенок, що не зміцнилися, і відкривається рух транспорту. Процес остаточного формування поверхневої обробки триває близько 10 днів, протягом яких швидкість руху автомобілів обмежується і проводиться щоденне змітання щебенок, що не зміцнилися.
Призначенняі види поверхневих обробок.Поверхнева обробка виконує такі функції:
відновлює та підвищуєзчіпні якості дорожнього покриття;
формує шар зносу та захисний шар від проникнення води в дорожній одяг;
зупиняє руйнування та продовжує термін служби старих покриттів, на яких з'явилися ознаки зношування у вигляді тріщин, лущення, викрашування та інші;
при влаштуванні на щебеневих та гравійних покриттях забезпечує знепилювання та значно більш комфортні умови руху автомобілів.
Розрізняють кілька видів поверхневої обробки, які застосовують у різних умовах:
одиночна або проста обробказ одноразовим розливом в'яжучого та розподілом щебеню. Застосовується для створення шару зносу та шорсткого шару на покриттях з достатньою міцністю та невисокою інтенсивністю руху. Товщина шару становить 15-25 см;
одиночна або проста обробказподвійним розподілом щебеню. На шар розлитого в'яжучого спочатку розподіляють більшу фракцію щебеню (наприклад, 8/11 або 15-20 мм), прикочують катком, а потім розподіляють дрібнішу фракцію щебеню (наприклад, 2/5 або 5-10 мм) і ущільнюють. Застосовується на дорогах із високою швидкістю руху автомобілів. Товщина шару може становити 3-4 см;
проста обробка типу сендвіч.На поверхню покриття розподіляють велику фракцію щебеню, потім розливають в'яжуче, розподіляють дрібну фракцію щебеню і ущільнюють. Застосовується при неоднорідному за рівною підставою для вирівнювання та деякого посилення;
подвійна поверхнева обробка або поверхнева обробка типу подвійний сендвіч.На перший шар розлитого в'яжучого розподіляють велику фракцію щебеню і ущільнюють. Потім розливають другий шар в'яжучого, розподіляють дрібнішу фракцію щебеню і остаточно ущільнюють. Товщина шару складає 3-4 см.Застосовується на покриттях з недостатньою міцністю, за наявності сітки тріщин, ямочності, колій, при високій інтенсивності руху, тобто в тих випадках, коли необхідно не тільки створити шорсткий шар зносу та захисний шар, але й покращити рівність, дещо підвищити міцність та стійкість до зсуву. Застосовується на цементобетонних покриттях;
подвійна поверхнева обробказпрошарком із щебеню.На очищене і вирівняне гравійне або щебеневе покриття розсипають прошарок із щебеню великої фракції і ущільнюють. Потім розливають перший шар в'яжучого, розподіляють дрібнішу фракцію щебеню і ущільнюють. Після цього розливають другий шар в'яжучого, розподіляють щебінь дрібної фракції та остаточно ущільнюють. Товщина шару може досягати 5 см. Застосовується на «білих» гравійно-щебеневих покриттях для переведення їх у «чорне» шосе.
Вимоги до кам'яних матеріалів для поверхневої обробки.Для поверхневої обробки застосовують щебінь з високоміцних вивержених або метаморфічних гірських порід з міцністю понад 100-120 МПа та зносом при стиранні в барабані Деваля не більше 35%.
Для доріг з малою інтенсивністю руху допускається застосовувати щебінь з осадових порід (вапняк) міцністю не менше 80 МПа з стиранням не більше 40%. Щебінь має бути митим: чистим і без пилу. Частка зерен дрібніша за 0,63 мм не повинна перевищувати 0,5 %. Зерна щебеню мають бути одномірними вузьких фракцій кубоподібної форми.
З метою економії дорогого високоміцного щебеню на дорогах із середньою інтенсивністю руху можна влаштовувати поверхневу обробку із суміші різноміцних кам'яних матеріалів, в якій 50 % і більше становить щебінь міцністю 100 МПа і вище та до 50 % щебінь міцністю 60-80 МПа. Досвід показує, що вПроцес експлуатації більш слабкі щебені стираються швидше і зменшуються по висоті, а міцніші щебені виступають з покриття і забезпечують хороші зчіпні властивості мокрого покриття.
За європейськими стандартами застосовують розмір фракцій щебеню, мм – 2/5; 5/8; 8/11; 11/16 [3, 33]. В Україні допускається ширший діапазон розміру фракцій, мм - 5-10; 10-15; 15-20 та 20-25 [87, 96]. Однак останніми роками намітилася тенденція до переходу на дрібніші розміри та вужчі фракції щебеню, близькі до європейських стандартів.
Вимоги до однорідності матеріалу за граничними розмірами ґрунтуються на досвіді терміну служби поверхневої обробки. Необхідно, щоб усі щебені міцно прилипли гранями до розлитого в'яжучого. При однорідному щебені, що розсипається в один шар (рис. 20.4 а), цього можна досягти. У різнорідному матеріалі завжди знайдуться дрібні зерна, які будуть лежати зверху і не отримають належного зчеплення з бітумом (рис. 20.4 б). Під впливом дотичних зусиль коліс автомобілів ці щебені вириваються і вилітають у сторони, покриття виходить нерівним і необхідні додаткові, що проводяться часто вручну роботи з замітки щебінь з узбіччя на покриття.
Мал. 20.4. Поверхнева обробка: 1-в'яжуче; 2-щебінь, що не утримується в'язким; 3-щебінь, що утримується в'язким
Щебені, що вилітають з-під коліс, небезпечні, травмують проїжджаючих і пішоходів, розбивають скло автомобілів.
Вибір розміру фракцій залежить від багатьох факторів, у тому числі від того, які транспортно-експлуатаційні характеристики покриття необхідно отримати, за якої інтенсивності, в якому складі руху працює покриття і в яких кліматичних умовах, а також стану старого покриття і йоготвердість. Так, для отримання водонепроникного захисного шару невеликої товщини на місцевих проїздах та площах у населених пунктах застосовують щебінь фракцій 2/5, який створює дрібну шорсткість типу наждакового паперу. Фракції 5/8 забезпечують хорошу шорсткість на міцних та рівних покриттях при мінімальному рівні звукової емісії. Глибоку шорсткість, більший знос шин і рівень звукової емісії створює поверхнева обробка із щебеню фракцій 8/11 і 11/16, проте вона довговічніша при інтенсивному русі і більш ефективна на м'яких покриттях. На дуже м'яких покриттях в районах зі спекотним кліматом в Україні застосовують щебінь фракцій 15-20 і навіть 20-25 мм.
Для визначення жорсткості чи твердості старого покриття застосовують твердоміри. Щоб привести результати вимірювань, виконаних за різної температури, до порівняного вигляду, їх призводять до розрахункової температури (рис. 20.5).
Для влаштування поверхневої обробки застосовують щебінь, попередньо оброблений невеликою кількістю органічного в'яжучого або чистий щебінь. Для обробки щебінь розігрівають до температури 170-180°С, завантажують у мішалку, куди впорскують гарячий бітум у кількості 1-1,5% маси щебеню і перемішують. Отримують так званий чорний щебінь. Така обробка часто використовується при влаштуванні шорстких шарів на дорогах у північних районах.
Вважається, що в обробленому щебені бітум проникає в мікропори і закриває їх для проникнення води, внаслідок чого підвищується водостійкість та морозостійкість щебеню, який застосовують на дорогах з високою інтенсивністю руху та в районах з холодним вологим кліматом. Необроблений щебінь застосовують на дорогах з інтенсивністю руху до 1000 авт./сут, а також для другого розсипу при влаштуванні поверхневогообробки з дворазовим розподілом щебеню.
Мал. 20.5. Оцінка твердості покриття: