Будівництвоасфальтобетонних та цементобетонних доріг
Для цих видів доріг характерно те, що влаштуванню на них покриття передує виготовлення відповідної бетонної маси, яка в даному випадку грає роль напівфабрикату.
В основу виготовлення бетонної маси покладено принцип досягнення максимальної об'ємної ваги (мінімуму порожнин).
За дотримання цього принципу готова і покладена на дорожнє полотно бетонна маса виявляється настільки щільною, що її можна порівнювати з монолітом.
Принцип досягнення максимальної об'ємної ваги реалізується завдяки такому підбору компонентів бетону, при якому додавання дрібних фракцій до заздалегідь певної кількості більших виробляється тільки за рахунок порожнеч, серед частинок великих фракцій; в результаті за збереження незмінного обсягу маси відбувається поступове збільшення її ваги.
Влаштування бетонного покриття
приклад. Беруть і зважують 1 м 3 щебеню, тобто матеріал найбільших фракцій; фіксують отриману вагу, яка, припустимо, становить 1,6 т.
У порожнечі між окремими щебенями вводять пісок у кількості 0,3 м 3 і ретельно перемішують суміш, доки вона не прийме колишній об'єм, тобто 1,0 м 3 . При цьому ваги обох компонентів складаються і сумарна вага отриманої суміші становить 2,1 т (вага 0,3 м3 піску - 0,5 т).
У порожнечі між окремими частинками суміші щебеню з піском вводять 0,1 м 3 так званого заповнювача (пилоподібна речовина, наприклад, асфальтовий порошок або мармурова мука) вагою 0,15 т. Після перемішування отриманої суміші загальний об'єм її залишаєтьсянезмінним, тобто 1,0 м 3 , а вага буде сумою ваг всіх трьох компонентів, тобто щебеню, піску будівельного та заповнювача - 2,25 т.
У щойно отриманої суміші вже не залишається порожнин, які могли б бути заповнені сухими мінеральними компонентами; проте в ній все ж таки є порожнечі, в які можна ввести рідкий компонент, не змінюючи при цьому загального обсягу маси. Як такий рідкий компонент вводять (довівши його нагріванням до рідкого стану) бітум (0,1 м 3 ). Вага зазначеної кількості бітуму 0,1 т, отже, загальна вага суміші, що складається з чотирьох компонентів (щебеню, піску, заповнювача та бітуму), збільшується на цю величину і становить остаточно 2,35 т.
У цьому процес закінчується, і можна констатувати, що, зберігаючи незмінним взятий експерименту обсяг (1,0 м 3 ), домагаються те, що вага експериментального речовини, становив спочатку 1,6 т, збільшився зрештою до 2,35 т. Маючи в своєму розпорядженні декількома окремими компонентами, з яких кожен мав об'ємну вагу не більше 1,6 т/м 3 , отримують у результаті речовину з значно більшою об'ємною вагою, що становить вже 2,35 т/м 3 .
Розібраний приклад схематично ілюструє процес виготовлення асфальтобетонної маси, яка в даному випадку і є готовим продуктом.
При виготовленні цементобетонної маси також керуються принципом досягнення максимальної об'ємної ваги та частково зберігають вихідні компоненти (щебінь, пісок). Проте склад та технологія виготовлення цементобетонної маси істотно відрізняються від складу та технології виготовлення асфальтобетону.
Асфальтобетонна установка, що служить для централізованого виготовлення асфальтобетонної маси, зазвичай включає такі основні елементи:
1) сушильний барабан для нагрівання інертних компонентів - щебеню та піску потоковими або протипоточними гарячими газами;
2) елеватори (багатоковшові підйомники) - холодний для завантаження сушильного барабана та гарячий для відведення нагрітих інертних матеріалів до бункера-накопичувача;
3) гуркіт-сортирувальник, що розподіляє інертні матеріали по фракціях перед надходженням їх у відповідні секції бункера-накопичувача;
4) ваги-дозатор, що забезпечує випуск матеріалів з бункера порціями, що точно відповідають рецептурі суміші;
5) транспортер для подачі у змішувач або бункер-накопичувач асфальтового порошку-заповнювача (без підігріву);
6) бункер-накопичувач для короткочасного зберігання інертних компонентів перед їх надходженням до змішувача;
7) бітумне господарство, що складається з бітумосховища, бітумоваркового котла, насоса, бітумного дозатора та бітумопроводів;
8) паросилове та нафтове господарство для забезпечення гарячим дуванням сушильного барабана та для приводу всіх рухомих механізмів (остання функція відпадає, якщо установка працює на електроенергії);
9) змішувач, який забезпечує інтенсивне перемішування нагрітих інертних компонентів із заповнювачем і бітумом і випускає готову масу через певні проміжки часу;
10) складське господарство (штабелі щебеню та піску та засоби внутрішнього транспорту для подачі цих матеріалів на переробку).
Шляхи руху складових компонентів асфальтобетонної маси під час виготовлення на стаціонарній асфальтобетонній установці показані на рис. 52.
Мал. 52. Схема руху складових компонентів асфальтобетонної маси при виготовленні на стаціонарній установці: 1 – відкриті штабелі щебеню; 2 - відкриті штабелі піску; 3 - холодний елеватор дляінертних компонентів; 4 - сушильний барабан; 5 - нафтосховище; 6 - паросилове обладнання; 7 – форсунка; 8 – гарячий елеватор; 9 - гуркіт сортувальник; 10 – секційний бункер-накопичувач; 11 - ваги-дозатор; 12 - бітумосховище; 13 - бітумоварковий котел; 14 - бітумопровід з насосом; 15 – критий склад заповнювача; 16 – транспортер для заповнювача; 17 - лопатевий змішувач; 18 - автомобіль-самоскид, що приймає готову масу
деN - кількість автомобілів;
- Сумарна тривалість одного обороту автомобіля (від навантаження до навантаження);
tпогр - тривалість простою автомобіля під навантаженням у змішувача установки.
Мал. 53. Асфальтобетоноукладач
Мал. 56. Розподільник бетонної маси, що входить до комплекту машин для влаштування цементобетонних покриттів
маси з автомобілів-самоскидів та розподілу її шаром заданої товщини за підготовленою основою. У транспортуванні бетонної маси беруть участь самоскиди з бічним розвантаженням; бетон надходить у беззатворний бункер розподільника, причому товщина шару, що розподіляється, регулюється механізмом підйому і опускання бункера. Ширина смуги розподілу 35-70 м; продуктивність розподільника бетону (в середньому) 50 м-коду 3 /год.
Цементобетонне покриття на відміну від асфальтобетонного не котиться, а вигладжується за допомогою спеціального ножа бетоноукладача і утрамбовується брусом, що вібрує. При укладанні бетону на підстилаючий шар (пісок, гравій тощо) між смугами руху (3,0-3,5 м) залишаються шви; крім того, через кожні кілька метрів по ходу траси (з розрахунку на температурну напругу) влаштовуються розділові шви та в поперечному напрямку. Прямокутні цементобетонні плитиявляючи собою жорсткі конструкції, при інтенсивному русі автотранспорту найбільше схильні до зламу біля кромок проїжджої частини; тому прийнято влаштовувати потовщення відповідних країв плит або забезпечувати посилення їхньої залізної арматурою (рис. 57). Міцність бетону зростає з часом; якщо межа міцності бетону на розтяг при вигині на 28-ту добу після укладання прийняти за одиницю, то для бетону у віці 3 діб він дорівнює
Мал. 57. Структура цементобетонних покриттів: а) з потовщенням плити біля країв; 6) з плитами постійної товщини, але із запровадженням металевої арматури
Особливо цікаві щодо цього дороги, влаштовані методом инж. А. В. Яковлєва. Плити конструкції Яковлєва робляться гратчастими; завдяки цьому у них значно збільшується опорна поверхня, що робить можливим робити укладання плит навіть на порівняно слабкий ґрунт основи. Інша особливість покриттів, що влаштовуються за методом Яковлєва, полягає в тому, що їх роблять колійними, а іноді навіть одноколійними (іноді влаштовуючи роз'їзди для зустрічних автомобілів). Зрозуміло, що при цьому значно знижується будівельна вартість спорудження таких доріг.
Дорожні покриття системи Яковлєва незамінні як збірно-розбірні для тимчасових доріг. Після того, як необхідність у дорозі відпадає, наприклад при завершенні будівництва великої гідроелектростанції, плити можуть бути вийняті та покладені в іншому місці.
Невелика бригада будівельників за допомогою тритонного автомобільного крана може збудувати за зміну 250-500 м колійного покриття з плит Яковлєва. Такі покриття можуть бути використані для руху найважчих автомобілів, аж до самоскидів МАЗ-525 вантажопідйомністю 25 т.