Дороги из бетона плюсы и минусы
Бетонные дороги имеют широкое применение за границей. В России данная технология пока не так популярна. Связано это с тем, что укладка асфальта гораздо дешевле, чем бетонированная магистраль. Но с годами цены на эти два вида дорожного полотна постепенно уравниваются. Бетонирование применяют для строительства магистралей, аэродромов, мостов и многого другого. Укладывают материал с помощью специальных машин, потому что своими руками это делать тяжело и долго.
Бетонирование имеет как преимущества, так и недостатки. Оно превосходит асфальтирование по многим показателям. Преимущества таких дорог:
- Достаточно прочные и не нуждаются в ремонте. Бетонное покрытие служит больше сорока лет и не нуждается в частом ремонте, а асфальт может послужить максимум десять лет, при этом каждый год нужно его ремонтировать.
- Транспорт расходует меньше топлива. Данное преимущество связано с тем, что при движении машин с большим грузом бетонная дорога не деформируется, и транспорту надо на двадцать процентов меньше топлива для передвижения.
- Устойчивы к экстремальным погодным условиям. На них не влияют сильные дожди либо сильно высокие (низкие) температуры воздуха.
- Сохранение экологии. Поскольку транспорт тратит меньше топлива для передвижения, то и окружающая среда загрязняется меньше.
- Экономное использование ресурсов природы. Бетон получают из известняка, в то время как асфальт – из нефти.
- Стоимость. Цена бетонных покрытий гораздо выше, чем использование асфальта.
- Проблематичный ремонт. Если основание приходит в непригодность, то нужно менять целую плиту.
- Небезопасность передвижения. Когда приходят периоды дождей и сильных снегопадов, скольжение транспорта на таких дорогах наблюдается довольно часто.
Вернуться к оглавлению
Структура имеет три слоя покрытия:
- Дополнительный слой – земля, как основа для будущего дорожного полотна.
- Подстилающий слой – основание под будущую укладку бетона, изготавливается опалубка.
- Само бетонное покрытие, которое может насчитывать один или более слоев.
Также дополнительно могут возводить тоннели, обочины, мосты и опоры для них и т. д.
Для бетонной автомобильной дороги используют самые разные технологии. Если бетонированная трасса строится в горной местности, то она повторяет рельеф. Когда строят автомагистрали, рельеф выравнивают, засыпая многочисленные впадины, срезая мешающие холмы. Довольно часто сооружают мосты и проводят тоннели. Чтобы машины могли двигаться на нормальной скорости, при строительстве избегают крутых поворотов и спусков во избежание аварийных ситуаций.
Чтобы труды не прошли впустую, по технологии бетонную дорогу можно открывать для движения только после полного набора бетоном прочности, то есть через 28 дней.
Для предотвращения разрушения полотна его защищают полимерными пропитками, которые образуют на поверхности водонепроницаемую пленку. Правда, такие снижают шероховатость дороги и ее сцепление с колесами. Это отрицательное качество для скоростных магистралей, поэтому в большинстве случаев полотно оставляют как есть. Если подготовка грунта и технология укладки были соблюдены, швы нарезаны правильно, по целостности плит ничто не угрожает долгое время.
Еще один способ профилактики и ремонта бетонных дорог укладка слоя износа. На бетон наносят асфальт, который обеспечивает сцепление колес с покрытием, и продлевает срок службы самой магистрали в несколько раз. Кроме того, ремонт асфальтобетонного покрытия гораздо дешевле.
При появлении трещин необходимо принимать меры по их устранению. Для заделки небольших нарушений используют специальные шпатлевки, для ремонта более глубоких повреждений – раствор бетона. Во всех случаях трещину расчищают и увлажняют перед введением заполнителя.
При возникновении разлома придется снимать весь участок полотна. Причиной таких деформаций является недостаточное уплотнение грунтового основания или насыпи.
источник
Главный материал, применяемый для обустройства дорог – асфальт. Спустя несколько лет такое покрытие нуждается в ремонте, потом его эксплуатационные свойства ежегодно восстанавливаются. Бетонное покрытие гораздо лучше асфальтового, однако применяется оно ограниченно. Этому есть свои причины, связанные с недостаточным финансирование, низким производительным уровнем, особенностями климатических условий, недостаточным количеством цемента нужных марок, рельефными участками местности. Эта технология в России особой популярностью пока не пользуется, так как дороги из асфальта обходятся значительно дешевле. Однако отметим, что постепенно стоимость данных видов полотна медленно уравнивается. Начинает вестись строительство бетонных дорог, мостов, взлетно-посадочных полос на аэродромах.
Такие покрытия обладают определенными достоинствами:
- дорога из бетона отличается хорошей прочностью, в ремонтных работах не нуждается. Покрытие способно эксплуатироваться не менее четырех десятков лет, а для асфальта этот срок ограничен десятилетием с ежегодными ремонтами;
- автомобильная техника расходует меньшее количество горючего. Связано это с тем, что во время движения большегрузного автомобиля дорожный бетон не подвергается деформированию, от чего транспортному средству необходимо для перемещения на пятую часть топлива меньше;
- покрытие отличается устойчивостью к резким изменениям климатических условий. На него не оказывают влияния проливные дожди либо резкие перепады температурного режима;
- происходит сохранение чистоты воздуха, ведь автомобилям необходимо меньшее количество горючего, выхлопные газы которого загрязняют окружающую среду;
- природные ресурсы расходуются экономно. Для изготовления бетона необходим известняк, а для получения асфальта используется нефть.
Устройство бетонных дорог включает в себя определенные этапы:
- Готовится грунтовое основание. Его укатывают для достижения нужной плотности, при необходимости – увлажняют либо просушивают.
- Организуется отведение воды, чтобы продлить эксплуатационный период полотна и придать езде безопасность.
- Устраивается подстилающий слой. Он представляет собой песчаную прослойку, толщина которой составляет до двух до четырех десятков сантиметров.
- Выполняется сборка опалубочной конструкции. Элементы ее изготавливаются из пиломатериалов, при этом учитывается высота заливки.
Если вода просачивается в грунт, дорожное покрытие постепенно разрушается.
Технология строительства сложная, и каждый этап будет рассматриваться подробно.
Полотно включает в себя определенные слои:
- подстилающий – для его устройства используют щебенку, которая дренирует грунтовую воду, и песок, с чьей помощью компенсируются возникающие нагрузки;
- укрепляющий – представлен низкосортным бетоном, связывающим подсыпной слой;
- дорожное полотно – бетонная поверхность.
Конструкция бетонной дороги под тяжелые автомобили выполняется из напряженного и ненапряженного железобетона, арматурная каркасная основа в которых не дает возможности камню растрескиваться от тяжести грузовых машин.
В частных видах строительных работ или при обустройстве бетонного покрытия дорог на перенасыщенных влагой грунтах на песчаную подушку выкладывается гидроизоляционный материал, предотвращающий сильное намокание дорожного полотна, последующую за этим коррозию камней и арматуры. В качестве гидроизолирующего материала применяют обычный рубероид.
Более подробно разберемся, что собой представляет тот или иной строительный этап бетонирования автодорог.
Сложность представляют земляные работы, да и стоят они достаточно дорого. Их началу предшествует составление подробного проектного решения, выводы которого основаны на геологических исследованиях местности. Если есть такая возможность, то бетонирование дорог выполняют горизонтально, снимая небольшие холмы или закладывая в углубления уплотненную породу.
Если ведется строительство крупной автомобильной магистрали, то слой плодородной земли снимается в полном объеме, а для устройства бетонной дороги во дворе достаточно будет удалить от пятнадцати до двадцати сантиметров почвы.
Подготовленная основа уплотняется катками и вибрационными механизмами, отличающимися большим весом.
Данный этап считается ответственным моментом, так как от прочности основы зависит показатель жесткости и целостность дорожного покрытия, даже когда динамические нагрузки довольно интенсивны.
Во время выполнения земляных работ продумывается устройство дренажной системы, чтобы была возможность отвода грунтовой и дождевой влаги. С этой целью основу выводят в плоскости, уклонный угол которой составляет от двух до четырех градусов. По бокам дороги устанавливают желоба из бетона или устраивают откосы естественного типа, по склонам которых вода будет попадать в приемные колодцы либо уходить в грунт.
Устраивается песчаная подушка, толщина которой равна двадцати – сорока сантиметрам. Этот элемент можно не делать, но он отлично защищает от поступающей из земли влаги, улучшает процесс дренажа. Подстилочная прослойка необходима, чтобы предотвращать размытия и вспучивания во время морозов, что приводит к образованию впадин и трещин в монолитном бетоне.
Больше всего проблем появляется на глиняных, торфяных и иных участках местности, способных удерживать в себе воду. В большинстве случаев такие слои частично удаляют, дно засыпают крупными камнями и гравием. Укатанный слой по высоте достигает тридцати сантиметров. От подобной подготовки будут зависеть расходы и время, необходимое для строительства.
Минимальное значение толщины основы зависит от вида грунта и климатических условий. Определяют ее по специальной таблице. Если слой выкладывается из различных материалов, то между ними расстилается геотекстиль.
Выравнивают слои в соответствии с запроектированными уклонами. Каменные засыпки укрепляются вяжущими материалами – цементом, гранулированным шлаком от металлургического производства, в который добавлена негашеная известь, золой теплоэлектростанций, молотым шлаком.
Для изготовления этой конструкции применяют доски, высота которых соответствует уровню заливки бетона для дороги. Как правило, равна она десяти – пятнадцати сантиметрам. Определяясь с ее размерами, необходимо учесть, что по краям бетона устраиваются ребра, улучшающие прочность. Толщина досок не должна быть менее 5-ти см. Каждый элемент конструкции должен покрываться специальным составом, который облегчит отсоединение от застывшего бетона.
К деревянным опалубочным щитам предъявляются требования по уровню прочности от распора их свежей бетонной массой и усилий, которые возникнут в результате трамбовки.
Если применяется тяжелая техника для строительства дорог из бетона, которой уплотняется бетон, то следует устанавливать опалубку, изготовленную из стального материала. Прослужит она значительно дольше. В основе каждого элемента заложена подошва, улучшающая устойчивость.
Опалубочные секции выставляются в одну линию, прочно фиксируются. Это особенно важно, если вибрирование бетонной массы выполняется тяжелыми механизмами. В местах, где уровень основания снижается, под опалубку льется тощий бетон, чтобы улучшить устойчивость.
Если технологический процесс устройства бетонной дороги предполагает такой вид работ, то арматура должна представлять собой металлическую сетку, площадь ячеек в которой достигает 150 мм. кв. Такой выбор материала даст возможность избегать расширений и появления трещин в бетонной толще.
Укладка арматурной сетки выполняется в процессе заливки бетонной смеси на высоте в три – четыре сантиметра от нижнего уровня. Перед этим залитый бетон разравнивается, устилается каркасная сетка, при необходимости – фиксируется. Теперь можно продолжать работу.
Подстилочная прослойка укрывается материалом, устойчивым к промоканию, гидроизоляцией, либо просто увлажняется. Дорожный бетон, соответствующий ГОСТу, выкладывается по толщине единым разом. Когда применяется армирование, то процесс выполняется этапами.
Бетон для дороги, марка которого отвечает всем требованиям, наносят быстро, так как он не отличается продолжительной жизнеспособностью. Добавлять воду в массу не рекомендуется, потому что ухудшатся механические свойства покрытия. Так как строительные объемы большие, к месту выполнения работ поставляют приготовленный в заводских условиях дорожный цемент. Смесь выгружают по одному кубометру и разравнивают, чтобы придать всему слою одинаковую плотность.
Оптимальный вариант укладки бетонного полотна – двумя или тремя слоями.
Уплотняется бетонная смесь специальными механизмами, представленными деревянными или металлическими брусами, на которые воздействую укрепленные на них пневмомолоты. Такое приспособление опускается в смесь, начинает перемещаться в ней. Обработав один участок, брус перемещают далее.
Если применяется армирование, то вибрационное устройство должно располагаться в пяти – семи сантиметрах выше верхнего края каркаса.
В специальной машине кроме вибрационного устройства имеется еще и разравнивающее приспособление, расположенное впереди.
Бетонный состав должен быть пластичным и достаточно подвижным, но не очень жидким, чтобы не мог оплывать, перетекая через опалубочные щиты. Все это негативно скажется на прочности покрытия.
Обязательное условие – устройство деформационных швов. Такой вид работы возможен при достижении бетоном определенного уровня прочности, составляющего 50 – 60 процентов. В таком виде полотно способно выдержать вес не только рабочего, но и специального инструмента для нарезки швов.
Таким образом компенсируется температурное расширение, которому в различной степени подвержен бетон. Сегменты дороги при сезонных изменениях не образуют трещин.
Распиловка выполняется расшивкой – специальным инструментом. Расстояния между швами определяются проектными расчетами. Как правило, для этого толщину монолитного покрытия умножают на тридцать.
Чтобы в такие швы не попадала влага, их заполняют мастикой.
М400 – универсальный бетонный состав. Прочность его позволяет выдержать нагрузки от различного колесного автотранспорта. Основу составляет портландцемент, обладающий устойчивостью к воздействию влаги. Добавляют в раствор и пластификаторы, чтобы улучшить показатели гидрофобности и прочности.
Бетонная смесь состоит из:
- цемента – 1 часть;
- щебенки – 5 частей;
- песка – 2 части.
Составы бетона и его характеристики указываются в строительном проекте.
Бетонные плиты для дороги изготавливаются следующим образом:
- Готовятся формы нужного размера, или выставляются опалубочные щиты.
- При необходимости готовится арматурный каркас, чтобы улучшить прочность плит.
- Заливка выполняется готовой бетонной смесью, желательно сразу выполнять трамбовку, чтобы удалить пузыри воздуха.
- Через некоторое время, когда бетон застынет, можно снять опалубку и дать плитам время для набора нужной прочности.
С помощью такого материала можно сделать бетонную дорогу своими руками. При соблюдении всех условий она отлично послужит вам долгое время.
Бетонное покрытие дороги прочное, но нуждается в определенном уходе. Образовавшиеся трещины необходимо сразу заделывать, чтобы они не увеличивались в размерах. Для этого используют специальные шпатлевочные составы или бетонный раствор. Если образовался разлом, следует снять весь участок бетонного полотна.
источник
В мартовском номере ЗР мы рассказывали о дорогах будущего. О том, какие технологии помогут сделать их комфортнее и долговечнее. Одним из эпизодов той заметки стала разработка швейцарской LafargeHolcim, одного из крупнейших в мире производителей цемента. Компания продвигает идею замены в России асфальтобетонных дорожных покрытий цементобетонными. Опять бетонки?
Хочу сразу оговориться, что под такими дорогами мы подразумеваем современное монолитное полотно, ровное и жесткое, а не фрагментированную дорогу, наспех уложенную из бетонных плит, порой со значительными перепадами высот в местах их стыков.
Согласно нашим исследованиям, жизненный цикл цементобетонных автодорог в 3 раза длиннее асфальтобетонных. Первоначально стоимость строительства цементобетонных покрытий на 5–20% дороже асфальтобетонных. Но, если подробно разбирать финансовую составляющую вопроса, расходы на ремонт и эксплуатацию асфальтобетонных покрытий в перспективе жизненного цикла (около 25 лет) таковы, что возведение и эксплуатация альтернативных цементобетонных покрытий обходится на 40–50% дешевле. Особенно цементобетонные покрытия оправдывают себя в условиях высокой интенсивности движения, и/или большой грузонапряженности автомобильных перевозок.
Технология строительства дорог с применением цементобетонных покрытий используется в мире уже около 50 лет, она нашла применение в странах с самыми разными климатическими условиями. Например, цементобетонные покрытия распространены в Канаде, стране, очень схожей по климатическим условиям с Россией. И Норвегии, но с оговоркой, что скандинавские страны являются не совсем корректным примером, так как в большей части расположены на территориях с огромными залежами гранита, который они имеют возможность сыпать по 80 см в дорожную одежду. Плюс масштабы страны и, как следствие, логистика минимальны. Если к этому всему добавить скальные грунты, которые по своим свойствам изначально превосходят наши суглинки в десятки раз, то разница между нами становится очевидной. Однако и в скандинавских странах имеется небольшая доля бетонных дорог (от 5 до 13%).
В США и Польше разработаны специальные стандарты, регулирующие технологию. Для нашей страны методика на данный момент является инновационной: она не была широко использована прежде и является альтернативой существующей практике.
Отличный, на мой взгляд, опыт, сложился у Белоруссии — нашего ближайшего соседа и коллеги по ЕврАзЭСу. Президент республики Александр Лукашенко три года назад поручил по максимуму перейти на строительство бетонных дорог, посещая строившуюся вокруг Минска кольцевую дорогу. Что они успешно и сделали.
Важно отметить, что в России есть бетонные дороги, построенные в 50-70-е годы XX века, они успешно функционируют до сих пор. Из общеизвестных современных магистралей можно выделить лишь трассу М-4 «Дон», также есть небольшая дорога во Владивостоке. На некоторых участках того же «Дона» уже появились разрушения. Из-за расслоения бетонной смеси произошло отделение цементного молока от крупного заполнителя, поэтому верхний слой, который испытывает основные нагрузки и воздействие от колес автомобилей, оказался без основного крупного заполнителя. Это впоследствии привело к его быстрому износу и образованию колеи.
По оценкам экспертов, причина заключается в нарушении технологии строительства. И, в принципе, темы обеспечения соблюдения строительных стандартов и законодательного регулирования одни из актуальных в строительстве дорог на территории России.
Если говорить об очевидных преимуществах, то у дорог из цементобетона колея значительно меньше, так как бетон по своей структуре тверже (прочнее) асфальта. Именно поэтому он не подвержен деформациям при воздействии нагрузок и повышенных температур, что препятствует образованию колеи. В темное время суток на такой дороге лучше видимость, ведь сам материал обладает лучшим светоотражающим эффектом.
Жесткий цементобетон при соблюдении технологии укладки обеспечивает хорошую ровность поверхности, как продольную, так и поперечную. Благодаря этому данный вид покрытия обеспечивает высокую плавность и комфорт передвижения транспортных средств.
Как автомобилиста и мотоциклиста меня остро интересуют два аспекта, связанных с дорогами в России:
- качество покрытия, и, соответственно, сцепление;
- способность каждой конкретной дороги пережить зиму, оттепель и остаться к весне жизнеспособной в плане целостности покрытия.
Сцепление с дорогой у обеих поверхностей примерно одинаковое, если говорить о свежеуложенном полотне. Но вот после определенного износа сцепление колеса с асфальтобетоном снижается, что может приводить к повышенной аварийности на мокрой дороге. С точки зрения устойчивости и сцепления с дорогой цементобетон более стабильный материал. Не зря его широко применяют для устройства аэродромов, где нагрузки от воздушных судов гораздо выше, чем на автодорогах.
Если говорить о недостатках, то цементобетонные дороги несколько более шумные, так как более пористый и пластичный асфальтобетон лучше поглощает шумы. Исследования показывают, что уровень шума при движении по бетонной дороге составляет от 2 до 4 децибелов. Для сравнения: разговор между людьми проходит со звуком в 60–70 децибелов.
Отдельная история с климатическим аспектом применения дорожных материалов. Весной, когда все оттаивает, в асфальтобетон попадает вода за счет его пористой поверхности (даже у высокоплотных асфальтобетонов остаточная пористость может достигать величины 4%). А в цементобетон в виду меньшей пористости попадает в разы меньше влаги. При высоких летних температурах асфальтобетон нагревается и становится пластичным, вплоть до образования битумных пятен на поверхности. И если колесо наезжает на такое пятно, это довольно опасно для движения. Также надо сказать, что в России, в отличие от Европы, выше среднегодовая амплитуда температур. Так, в столичном регионе, где сосредоточено около четверти автопарка страны, этот диапазон колеблется от —30 до +35 градусов по Цельсию, а для дальневосточных и сибирских регионов амплитуда еще выше. Из-за этого довольно тяжело подобрать «правильный» битум: он рискует оказаться либо очень хрупким, либо чересчур пластичным.
Еще в нашей стране много оттепелей, что влечет дополнительные разрушения асфальта, ведь происходит постоянное замерзание-оттаивание, что особенно губительно для структуры асфальтобетона при отсутствии нормально организованного продольного и поперечного водоотвода с поверхности покрытия. И надо обязательно тщательно проработать тему укрепления и стабилизации грунтов, что в будущем поможет минимизировать продольные и поперечные трещины и образование мостиков холода. Дополнительно это даёт возможность использовать местные грунты вместо дорогих и дефицитных привозных материалов (песок, гравий и щебень), снизить стоимости строительства автодорог различных категорий на 15–30%, ускорить сроки строительства.
Цементобетон применим для большего температурного диапазона, но по технологии укладки это более сложное и «капризное» полотно. Если цементобетон уложить неправильно, нарушив технологию, то после дождя на таком покрытии останется лужа, которая в другом случае могла бы уйти в минеральное основание через асфальтобетон. Также очень опасна сегрегация (расслоение) бетонного раствора, из-за чего крупные минеральные частицы после укладки могут оказаться преимущественно снизу, а мелкие частицы сверху, что повлечёт за собой повышенную истираемость и повреждаемость поверхности покрытия. Поэтому цементобетон помимо серьезных лабораторных испытаний требует также профессионализма и высокой культуры производства работ.
Для успешных проектов в инфраструктуре, на мой взгляд, ключевыми являются два фактора — экспертиза и технология. Сейчас мы с коллегами обращаемся к опыту российских и международных специалистов, чтобы максимально проработать оба этих аспекта. А значит, у российских автомобилистов есть шанс начать ездить в ближайшем будущем по дорогам, ремонтировать которые нужно на удивление редко.
Максим Гончаров, коммерческий директор LafargeHolcim Россия
источник
18 Июл 2019 admin 14