Поверхностная обработка дорожных покрытий. Поверхностная обработка дорог методом «Чип Сил Поверхностная обработка дорожных покрытий

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.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ «ЧИП СИЛ»

«ЧИП СИЛ» — это поверхностная обработка, при которой происходит синхронное распределение битумной эмульсии и фракционированного каменного материала. Она применяется для поддержания в рабочем состоянии и продления долговечности, а также для повышения транспортно-эксплуатационных характеристик дорог.

Из истории

Технология устройства шероховатой поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и каменного материала по технологии «ЧИП СИЛ» берет свое начало в 1960 году. Чувашскими специалистами было разработано предложение по замене традиционной технологии укладки на новую с синхронным распределением. В ремонтных мастерских было изготовлено несколько опытных образцов, однако дальнейшего развития данная технология не получила. А в 1985 году французская компания «Secmair» начала применение данной технологии при строительстве автомобильных дорог Франции. В 1999-2001 годах ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ» были разработаны и в 2001 году утверждены Росавтодором «Методические рекомендации по устройству одиночной поверхностной обработки техникой с синхронным распределением битума и щебня». СНПЦ «РОСДОРТЕХ» совместно с французской компанией «Secmair» разработал российский аналог машины «Чипсилер – 26». Прошло порядка 40 лет с момента разработки до внедрения данной технологии на автомобильных дорогах России.

Условия для устройства поверхностной обработки «ЧИП СИЛ»

Главным условием производства работ по устройству ШПО является температура окружающей среды. При использовании в качестве вяжущего битумной эмульсии температура должна быть не ниже +5°С, а при использовании битума – не ниже +15°С. Однако на основании имеющегося опыта, существуют следующие ограничения по производству работ в связи с погодными условиями:

• Температура воздуха весной должна быть не ниже +15°С;
• Работы нельзя производить, если в течение 48 часов после устройства ШПО ожидается понижение температуры до +5°С и ниже;
• В августе работы по устройству ШПО следует производить при температуре воздуха не ниже +20°С;
• Поверхность покрытия должна быть ровной и очищенной от пыли и грязи;

Подготовительные работы перед устройством

При устройстве поверхностной обработки по технологии «ЧИП СИЛ» в существующем покрытии должны быть заделаны выбоины и герметизированы трещины. Как правило, обязательной герметизации подлежат трещины с раскрытием более 3 мм. Здесь следует отметить, что применение холодных асфальтобетонных смесей при последующем устройстве ШПО по технологии «ЧИП СИЛ» не рекомендуется. Кроме того, отремонтированная поверхность асфальтобетонного покрытия должна быть ровной, сухой (при использовании в качестве вяжущего битума) и очищенной от пыли и грязи (свободной начиная от любых сыпучих материалов, заканчивая розливом вяжущего). Поэтому подготовительные работы должны включать:

• Удаление дорожной разметки из термопластика путем демаркировки, т.к. отсутствие адгезии между термопластиком и распределяющейся битумной эмульсией (битума) приводит к таким дефектам, как «залысины» и выкрашивание;
• Герметизация трещин горячим битумом или мастикой с присыпкой песком;
• Ремонт существующего покрытия в местах отслаивания и выкрашивания проезжей части;
• Заделка выбоин с применением технологий ремонта горячими асфальтобетонными смесями;
• Устранение колейности;
• Очистка дорожного покрытия от пыли и грязи комбинированной дорожной машиной.
• Устройство ШПО

После проведения всех подготовительных работ определяется оптимальная протяженность участка работ и производится заправка установки каменным материалом и вяжущим. Щебень для поверхностной обработки предварительно очищается и увлажняется. Не допускается содержание глины в комках, а содержание пылеватых и глинистых частиц не должно превышать 0,5%. Несоблюдение данных требований может привести к разрыву связки «вяжущее-щебень».

Синхронный розлив вяжущих материалов и россыпь щебня выполняется специальной машиной – «Чипсилер – 41» .

Основные этапы устройства ШПО

• 1 этап: Синхронное распределение вяжущих материалов и щебня специальной машиной – «Чипсилер – 41» .
• 2 этап: уплотнение шероховатой поверхностной обработки пневмокатками.
• 3 этап: через 2 – 3 суток с момента укладки производится сметание не закрепившегося щебня комбинированной дорожной машиной.
• 4 этап: открытие движения и нанесение дорожной разметки не менее чем через 0,5 – 2 часа с ограничением скорости до 40 км/ч на 7 суток.

При выполнении работ по устройству ШПО стыки укладываемых полос устраиваются по аналогии с традиционной поверхностной обработкой. Для обеспечения качества устройства продольного стыка распределение битумной эмульсии (битума) со стороны стыка выполняется на 0,20 – 0,25 м шире, чем распределение щебня, что достигается закрытием крайней заслонки щебня. При устройстве смежной полосы распределение битумной эмульсии (битума) выполняется с двойным перекрытием на смежную полосу с шириной 0,20 — 0,25 м и распределением щебня на получившийся стык. Таким способом получают ровное продольное сопряжение.

«Ковёр» шероховатой поверхностной обработки должен иметь однородную текстуру. Для того, чтобы обеспечить однородность текстуры и придать каждой щебёнке состояние «покоя», применяют уплотнение ШПО пневмокатками. В случае образования локальных дефектов (выкрашивание щебня, выпотевание битумной эмульсии и т.п.) их необходимо устранить.

Преимущества устройства ШПО по технологии «ЧИП СИЛ»

• Безопасность;
• Долговечность;
• Заделка и предотвращение образования трещин;
• Облегчение организации и координации работ за счет синхронности;
• Защита покрытия;
• Сокращение срока выполнения работ;
• Экономичность;
• Высокая производительность.

Недостатки устройства ШПО по технологии «ЧИП СИЛ»

• Возможность повреждения автомобилей щебнем;
• Увеличение уровня шума;
• Жесткая зависимость от погодных условий и температурных условий;
• Временное ограничение скорости.

ВЫВОД: Устройство шероховатой поверхностной обработки по технологии «ЧИП СИЛ» в качестве профилактических методов содержания еще не разрушенных асфальтобетонных слоев, а также восстановления изношенных слоев все чаще привлекает внимание заказчиков благодаря повышению транспортно-эксплуатационных характеристик, а также срока службы автомобильных дорог. А исходя из технико-экономического анализа данный метод значительно выгоднее по сравнению с традиционным фрезерованием с дальнейшей укладкой нового слоя покрытия. Данную технологию не рекомендуется применять в населенных пунктах.

С 2012 года компанией «ТехДорГрупп» были произведены работы по устройству шероховатой поверхностной обработке на таких дорогах, как:

1. Свердловская область. Автомобильная дорога Р-242 Пермь — Екатеринбург км 187+000 — км 197+000.
2. Свердловская область. Автомобильная дорога Р-351 Екатеринбург-Тюмень км 280+000 — км 289+820.
3. Ханты-Мансийский автономный округ – Югра:
— Автомобильная дорога Р-404 Тюмень — Тобольск — Ханты-Мансийск км 827+000 – км 830+000;
— Автомобильная дорога Р-404 Тюмень — Тобольск — Ханты-Мансийск км 899+000 – км 903+000.
4. Ханты-Мансийский автономный округ – Югра. Автомобильная дорога дороги Р-404 Тюмень — Тобольск — Ханты-Мансийск км 932+000 — км 939+000, в Ханты-Мансийском автономном округе-Югра.
5. Свердловская область. Автомобильная дорога Р-242 Пермь – Екатеринбург км 239+000 – км 260+000.
6. Пермский край. Автомобильная дорога Р-242 Пермь — Екатеринбург км 154+000 — км 160+046.
7. Свердловская область. Автомобильная дорога Р-242 Пермь – Екатеринбург км 232+000 — км 239+000.
8. Свердловская область. Автомобильная дорога Р-351 Екатеринбург – Тюмень км 191+000 — км 218+000.
9. Свердловская область.

— Автомобильная дорога Р-242 Пермь — Екатеринбург км 169+000 — км 187+000.
— Автомобильная дорога Р-242 Пермь — Екатеринбург км 260+000 — км 269+000.

10. Свердловская область.

— Автомобильная дорога Р-351 Екатеринбург-Тюмень км 67+000 — км 80+000;
— Автомобильная дорога Р-351 Екатеринбург-Тюмень км 261+000 — км 280+000;
— Автомобильная дорога Р-351 Екатеринбург-Тюмень км 225+000 — км 233+000.

11. Свердловская область. Автомобильная дорога Р-242 Пермь — Екатеринбург км 187+000 — км 205+000
12. Свердловская область. Автомобильная дорога Р-242 Пермь — Екатеринбург км 205+000 — км 232+000.
13. Свердловская область:

— Автомобильная дорога Р-351 Екатеринбург — Тюмень км 174+200 — км 191+000;
— Автомобильная дорога Р-242 Пермь — Екатеринбург км 232+000 — км 239+000;
— Автомобильная дорога Р-242 Пермь — Екатеринбург км 239+000 — км 260+000.

14.Устройство двойной поверхностной обработки покрытия проезжей части щебнем, обработанным органическим вяжущим в установке:

— Большая Соснова – Частые км 27+000 – км 33+000;
— Нытва – Григорьевское – Ильинский км 4+500 – км 19+000;
— Нытва – Григорьевское – Ильинский км 22+000 – км 25+200;
— Нытва – Григорьевское – Ильинский км 26+700 – км 31+700;
— Дыбки – Таборы – Оханск км 11+800 – км 19+000;
— Очер – Верещагино – Сива км 3+900 – км 10+300;
— Очер – Верещагино – Сива км 15+000 – км 24+310.

5.93.Поверхностную обработку покрытий устраивают на новых асфальтобетон­ных, различных видах черных и цементобетонных покрытиях, а также на покрыти­ях, бывших в эксплуатации, для обеспечения необходимого коэффициента сцепле­ния колеса автомобиля с поверхностью покрытия, а также для увеличения срока службы покрытий.

При устройстве конструктивных слоев из пористых, высокопорис­тых асфальто­бетонов, из черного щебня, эмульсионно-минеральных смесей, дегтеминеральных смесей и других поверхностная обработка является также защитным слоем, предо­храняющим конструктивные слои от деформативного износа при проезде авто­транспорта и проникновения в них атмосферных осадков.

5.94.На асфальтобетонных и других черных покрытиях устраивают, как прави­ло, одиночную поверхностную обработку. На цементобетон­ных покрытиях применяют двойную поверхностную обработку.

5.95.Работы по устройству поверхностной обработки с использова­нием анион­ной эмульсии следует проводить при температуре воздуха не ниже 15°С, с исполь­зованием катионной -не ниже 5°С.

5.96.При выборе способа устройства поверхностной обработки покрытий необходимо учитывать ее назначение, условия движения на дороге, климатические условия района строительства, имеющиеся материалы и средства механизации.

Устройство поверхностной обработки с использованием фракционированного щебня

5.97.Поверхностная обработка фракционированным щебнем устраивается преимущественно для обеспечения требуемого коэффициента сцепления на участ­ках дорог с опасными и затрудненными условиями движения.

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

5.99.При устройстве поверхностной обработки фракционирован­ным щебнем следует применять преимущественно катиокные эмульсии класса ЭБК-1, ЭБК-2, а также эмульсии анионные класса ЭБА-1, ЭБА-2.

Эмульсии должны выдерживать испытание на сцепление пленки вяжущего со щебнем по ГОСТ 18659-81.

При устройстве поверхностной обработки с применением катионных битумных эмульсий следует использовать щебень, необработанный предварительно органичес­ким вяжущим, при использовании анионных эмульсий -преимущественно черный щебень.

5.100.Для приготовления битумных эмульсий следует применять битумы марок БНД 60/90,БНД 90/130,БНД 130/200,БН 60/90,БН 90/130,БН 130/200.

Для приготовления битумных эмульсий, используемых для устройства поверх­ностных обработок на дорогах с большой грузонапряженностью, с движением преимущественно грузовых автомобилей, а также в районах с резко континенталь­ным климатом, рекомендуется применять полимерно-битумное вяжущее (например, на основе ДСТ).Технология приготовления эмульсий на полимерно-битумных вяжущих не отличается от обычной.

5.101.Расход эмульсии и щебня должен соответствовать нормам, установлен­ным в табл. 13.

5.102.Одиночную поверхностную обработку фракционированным щебнем с использованием битумных эмульсий производят в следующем порядке:

очистка и ремонт обрабатываемой поверхности;

розлив эмульсии по покрытию в количестве 30%нормы;

распределение щебня в количестве 70%нормы;

розлив остального количества эмульсии (70%);

распределение остального количества щебня (30%) ;

5.103.Очистку обрабатываемой поверхности от пыли и грязи осуществляют механическими щетками, а при сухой жаркой погоде смачивают водой непосред­ственно перед распределением эмульсии.

5.104.Розлив эмульсии производят автогудронатором. Для равномерного розлива эмульсии необходимо обеспечить бесперебойность действия сопел, равно­мерность работы на.соса и требуемую скорость перемещения гудронатора.

Температуру и концентрацию эмульсии следует устанавливать в зависимости от погодных условий. При температуре воздуха ниже 20°С следует применять эмуль­сии с концентрацией битума 55-60%и температурой 40-50°С. При температуре воздуха выше 20°С подогревать эмульсию не следует, а концентрация битума может быть снижена до 50%.

Таблица 13

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

Чтобы не допустить стекания эмульсии с покрытия, необходимо контролировать ее вязкость, которая должна быть в пределах 15-30с.

5.105.Распределение щебня производят самоходным распредели­телем, автомо­билем-самосвалом с навесным приспособлением или другим механизмом, обеспе­чивающим равномерное распределение щебня. Механизм, распределяющий щебень, должен двигаться не далее 20м от автогудронатора и рассыпать щебень перед собой, наезжая колесами на щебень, а не на слой эмульсии.

5.106.Слой поверхностной обработки уплотняют за 3-4прохода легкого(6-8т) катка, приурочивая эту операцию к началу распада эмульсии. Более тяже­лые катки (10т) допускаются только при использовании очень прочного щебня, например базальтового. Рекомендуются катки на пневматических шинах.

5.107.В течение первых дней эксплуатации необходимо осуществлять уход за слоями поверхностной обработки. Незакрепившийся щебень должен быть удален с покрытия не позднее суток после открытия движения. Скорость движения авто­мобилей ограничивают до 40км/ч и регулируют по ширине проезжей части. При использовании анионных эмульсий движение транспортных средств закрывают на сутки для формирования слоя.

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

Для поверхностной обработки применяют шлаковый щебень размером до 25 мм, полученный при дроблении металлургических шлаков. Щебень подбирают по крупности с учетом назначения и вида поверхностной обработки. Используют щебень как обработанный, так необработанный. Лучшие результаты достигаются при применении щебня, обработанного органическими вяжущими. Черный щебень возможно приготавливать в асфальтосмесителях в стационарных условиях и непосредственно на месте работ.

В зависимости от принятого способа производства работ выбирают вязкость битума. Так, черный щебень, обработанный битумом БНД 130/200, БНД 90/130 или дегтем Д-6, применяют только в горячем состоянии при температуре выше 120 °С; при обработке битумом БНД 200/300 его укладывают при 60-100 °С; при обработке битумом МГ 70/130 или (Т 130/200 и дегтем Д-5 черный щебень укладывают в холодном состоянии. Применение горячего и теплого черного щебня обеспечивает наилучшее качество покрытия, однако это связано с организационными трудностями. Ориентировочное количество битума для приготовления черного щебня составляет 1,5-2% от массы щебня.

Устройство поверхностной обработки заключается в розливе по предварительно очищенному основанию органического вяжущего, россыпи тонким слоем минерального мелкозернистого материала и последующего уплотнения слоя катками самоходными двухвальце-выми с гладкими вальцами массой до 6 т. Окончательное формирование слоя поверхностной обработки происходит под влиянием солнечной радиации и воздействием транспортных средств. Вяжущий материал и его вязкость назначают в зависимости от климатических и погодных условий, химико-минералогического состава и структурно-текстурных признаков минерального материала.

Процесс формирования поверхностной обработки канд. техн. наук В. Т. Кузьмичев 1 условно разделяет на три этапа.

Первый этап характеризуется сравнительно слабым прилипанием вяжущего к минеральным зернам из-за незначительной площадки контакта между ними, а также малой вязкостью вяжущего.

В этот период наблюдается отрыв щебенок под воздействием касательных усилий колес автомобилей.

Второй этап характеризуется устойчивым положением щебенок, перераспределением вяжущего в верхнюю часть слоя за счет сил межмолекулярного притяжения, увеличением вязкости вяжущего и уплотнения автомобильным транспортом. Второй этап даже в сухую теплую погоду продолжается около двух недель.

Третий этап - слой поверхностной обработки полностью сформировался. В этот период слой работает на истирание. Шероховатость слоя износа постепенно уменьшается вследствие вдавливания крупных зерен в покрытие и их полируемости, изменения гранулометрического состава щебня, который частично истирается и раздавливается сначала при укатке жесткобарабанными катками, а затем колесами автомобилей.

Следовательно, для обеспечения высокого качества поверхностной обработки необходимо, чтобы вяжущее хорошо смачивало минеральный материал и образовывало прочные устойчивые связи на границе раздела битум -поверхность щебня. Это достигается подбором минеральных материалов, способных активно взаимодействовать с вяжущим, введением поверхностно-активных веществ (ПАВ) в вяжущее или активаторов на поверхность зерен щебня.

Нефтяные битумы сравнительно плохо прилипают к поверхности щебенок из кислых пород и лучше из основных пород. Основные металлургические шлаки активно взаимодействуют с битумом. Между ними возможно возникновение химических связей. Анионак-тивные компоненты битума способны образовывать новые химические соединения с положительными ионами, входящими в состав шлака. Большая развитость поверхности шлаковых щебенок способствует проявлению механической адгезии.

Добавка активаторов (извести или цемента) к щебню из кислых шлаков для улучшения сцепления его с вяжущим составляет 2-3% массовой доли. ПАВ добавляют в битум при его подогреве перед розливом; массовая доля их 1 -10%. Значительно улучшают сцепление, применяя шлаковый щебень, предварительно обработанный вяжущим в асфальтосмесителе.

При использовании щебня из металлургических шлаков для устройства поверхностной обработки наиболее широко применяют следующий способ производства работ. Перед началом работ покрытие или основание тщательно очищают от грязи и пыли, а движение переводят на объезд, который во избежание попадания пыли на место работ систематически поливают водой.

Битум БНД 130/200 в количестве 1,1-1,2 л/м2 разливают автогудронаторами, после чего сразу рассыпают щебень в количестве 1,3-1,5 м3 на 100 м2 поверхности и начинают прикатку дорожными катками самоходными с гладкими вальцами массой до 6 т по три-четыре прохода по одному следу. Вязкость вяжущего при температуре воздуха выше 25 °С должна быть в пределах 120-150 ° глубины проникания иглы. В более прохладную погоду глубина проникания должна быть в пределах 150-200 град. Распределение щебня по разлитому битуму должно быть закончено в течение 30 мин.

Пвижение транспорта открывают по готовому участку не ранее, цем через 6-10 ч после того, как битум остынет.

В случае дождя в период окончания работ или ночью, а также на второй день следует немедленно закрыть движение по готовому участку до установления сухой и теплой погоды. После установления соответствующей погоды необходимо повторить уплотнение слоя износа двумя-тремя проходами катка и только после этого открыть движение.

При применении шлакового щебня для устройства поверхностной обработки необходимо учитывать его специфические свойства. Все зерна шлакового щебня имеют различную пористость. Согласно приведенным ранее данным, пористость плотных и плотно-пористых разностей достигает 10%, ноздревато-пористых 15-25%, а пемзоподобных до 50%. Водопоглощение этих шлаков изменяется в пределах 1,5-20%. Характер пор у шлакового щебня самый различный. Поры могут быть закрытыми (замкнутыми) и открытыми. Закрытые поры изолированы от открытых и не сообщаются между собой и окружающей средой. Открытые поры сообщаются с окружающей средой, что и необходимо учитывать.

Наличие в щебне различных по диаметру пор обусловливает капиллярные явления, приводящие к отсосу в глубь зерен низкомолекулярных компонентов битума. Если диаметр капилляров меньше 200 А°, происходит фракционирование битума. На наибольшую глубину внутрь зерен проникают масла, на меньшую смолы и у поверхности концентрируются асфальтены. Вязкость пленочного битума на зернах значительно больше, чем на плотных шебенках из плотных горных пород. Поэтому при использовании шлакового щебня для устройства поверхностей обработки вязкость битума должна быть меньше, чем для щебня из плотных горных пород.

Пористость шлакового щебня существенным образом влияет и на процессы формирования слоя поверхностной обработки. В случае плотного щебня смачивание зерен битумом происходит по наружной поверхности щебня, в то время как при пористой текстуре вначале происходят капиллярные явления, а затем после заполнения пор происходит смачивание битумом периметра зерен. Следовательно, формирование поверхностной обработки на шлаковом щебне протекает медленнее. Кроме того, зерна шлакового щебня всегда покрыты пленкой из пылеватых частиц, которая также замедляет процессы смачивания.

В связи с этим для устройства поверхностной обработки шлаковым щебнем наиболее целесообразно применять щебень, предварительно обработанный органическими вяжущими. В этом случае имеются все условия для быстрого формирования слоя. Для обработки шлакового щебня применяют каменноугольные дегти Д-2, Д-3 или битумы МГ 25/40 и МГ 40/70 в количестве 1,1-=-1,3% от массы щебня. Норму розлива вяжущего составляет 1,0 л/м2 покрытия, ориентировочно на 10-15% больше, чем для щебня из магматических горных пород.

Опытные участки поверхностной обработки, выполненные при ремонте дорог с асфальтобетонным покрытием в Донбассе, показали, что поверхностная обработка щебнем из доменных шлаков значительно лучше, чем обработка щебнем из местных известняков и песчаников.

Необходимость применения шлакового щебня была вызвана от-сутствием щебня из магматических горных пород.

На основании данных, полученных при эксплуатации опытных участков, в дальнейшем шлаковый щебень применяли в более ши-роких масштабах, исчисляемых сотнями километров.

Применение шлакового щебня для устройства поверхностной обработки экономически выгоднее по сравнению с аналогичными участками поверхностной обработки с использованием гранитного щебня, а также щебня из известняков. Если стоимость 1 м2 поверх-1 ностной обработки с гранитным щебнем составляет 0,421 руб., то со щебнем из известняков это будет 0,87, а на шлаковом щебне 0,72 от стоимости эталона.

Применение щебня из известняков и песчаников для устройства поверхностной обработки приводит к формированию защитных слоев, не обладающих достаточной шероховатостью за счет дробления разнопрочных зерен щебня при укатке, в то время как со шлаковым щебнем возможно получить покрытие с шероховатой поверхностью. В процессе переработки доменного шлака на щебень менее прочные зерна разрушаются и отгрохачиваются, т. е. происходит обогащение щебня по прочности.

На основании данных по эксплуатации участков асфальтобетонных покрытий с поверхностной обработкой шлаковым щебнем шероховатость покрытия сохраняется на отдельных участках в течение 2-3 лет.

Необходимо отметить, что почти на всех обследованных участках поверхностной обработки наблюдается лишнее количество битума, который заполняет-межзерновое пространство и уменьшает шероховатость покрытия, а в некоторых случаях полностью выравнивает поверхность покрытия и размягчает верхний слой. Шлаковый щебень хорошо приклеивается к битумной пленке и только лишний щебень сбрасывается транспортными средствами на обочину. Однако формирование поверхностной обработки за счет пористости зерен несколько затормаживается и, если температура воздуха падает, это может привести к разрушению поверхностной обработки. Подобные явления наблюдаются только при норме розлива вяжущего, необходимой для формирования шероховатой поверхностной обработки, т. е. 1,1 -1,3 л/м2. При большем расходе битума шлаковый щебень хорошо удерживается на поверхности покрытия, но это приводит к ликвидации шероховатости. Если поверхностная обработка устраивается щебнем, предварительно обработанным вяжущим, формирование слоя заканчивается значительно быстрее, разрушений не наблюдается, а шероховатость хорошо сохраняется в течение 2-3 лет.