Применение геосеток из стекловолокна для повышения срока эксплуатации дорог с асфальтобетонным покрытием
В дорогах с асфальтобетонным покрытием могут появляться трещины при возникновении вертикальных или горизонтальных деформаций, которые в целом очень пагубно влияют на срок эксплуатации дорожных конструкций.
Причинами этого являются:
• горизонтальные деформации, возникающие вследствие колебаний температуры в бетоне и в
стабилизированных основаниях, которые используются как несущие слои. При высоких темпе ратурах они растягиваются и сжимаются при охлаждении.
• Вертикальные деформации различны вследствие неравномерной просадки в основании из бетона и в стабилизированном несущем слое (большей опасности подвержены стыки и места, похожие на стыки).
• Горизонтальные деформации асфальтобетона из-за сильной транспортной нагрузки (например, постоянное торможение тяжёлых автобусов в местах остановок или из-за бокового распора в районах поворотов с маленьким радиусом).
Влияние трещин на срок эксплуатации.
Отрицательное влияние трещин в слое асфальтовой одежды состоит в том, что вода проникает в слой асфальтовой одежды, а при трещинах, идущих сквозь всю дорожную одежду, и в основание. Проникновение воды влечёт за собой появление следующих эффектов:
• повышение содержания воды в неукреплённых слоях понижает несущую способность неукре плённого несущего слоя и строительного основания.
• Замерзая, вода в дорожной конструкции может привести как к отслаиванию асфальтобетонного покрытия и местному разрушению структуры асфальта в слоях покрытия, так и к пученьям в нижних слоях, вызванные морозом. Ущерб, причиняемый в результате этого, связан, как правило, с ремонтом слоя асфальтобетонной одежды, или даже с полным восстановлением дорожной конструкции. Кроме того, из-за проникновения кислорода сквозь трещины ускоряется процесс старения битума.
Целью применения усиления из стеклосеток является перераспределение горизонтальных напряжений в слое асфальтобетона и снижение активных напряжений благодаря поглощению напряжения стекловолокнистым материалом.
Благодаря функции перераспределения усилий сильно снижаются местные нагрузки в асфальтобетоне, он дольше остаётся работоспособным, что ведёт к уменьшению трещин. Тем самым заметно увеличивается срок эксплуатации всей дорожной одежды.
Функции усиления в асфальтобетоне.
1. В качестве сцепляющего материала, усиленного стекловолокном между слоем асфальтового покрытия и несущим слоем асфальта (рис 1). 
2. в качестве стекловолокнистой решётки или сцепляющего нетканого материала (из полиэфира), усиленного стекловолокном между несущим асфальтным слоем или соединительным слоем асфальта и имеющейся конструкцией (рис 1.). Усиление стекловолокном препятствует при такой вставке, прежде всего новообразованию трещин в несущем слое асфальта поверх имеющихся трещин в существующей конструкции, то есть, прежде всего, образование трещин на стыках бетонных плит, если старая бетонная дорога покрывается асфальтобетоном. (Рис.2) 
Образование трещин из-за колебаний температур в нижних слоях.
Вследствие колебаний температуры в дорожной конструкции под асфальтобетоном происходит изменение ширины трещины. Из-за этого в области трещины возникают растягивающие напряжения в асфальтобетоне. Чем больше эти напряжения, тем скорее увеличивается деформации асфальта и тем быстрее происходит образование трещин. Когда процесс образования трещин уже начался, образование разрыва движется снизу вверх и через относительно короткое время на поверхности асфальта появляется разрыв. Начиная с этого времени асфальтобетон, не является больше водонепроницаемым, и поверхностные воды могут проникать через трещину в нижние слои асфальтобетона и основание.
Благодаря стекловолокнистому усилению происходит распределение или поглощение напряжений, (стягивающие напряжения поглощаются волокнами и снимают, таким образом, нагрузку в новом асфальтобетоне в области трещины). Благодаря менее значительным местным напряжениям при растяжении в асфальтобетоне образование трещин по времени сильно замедляется. Работоспособность асфальта сохраняется дольше и увеличивается срок службы всего до рожного покрытия.
Образование трещин из-за колебаний температур на поверхности асфальта.
Напряжения в асфальтобетоне, возникшие вследствие теплового эффекта, а также напряжения от транспортной нагрузки приводят к тому, что асфальт достигает такой точки, когда он теряет свою прочность, то есть состояние битума, выходит за пределы своей возможной эластичности, и на поверхности асфальтобетона возникают трещины.
При наличии сцепляющего материала между слоем асфальтобетонного покрытия и несущим слоем в момент образования разрыва предотвращается проникновение трещины в нижние слои благодаря армированной битумной мембране (пропитанный битумом сцепляющий нетканый полимерный материал).
Тем самым гарантируется водонепроницаемость дорожной конструкции, и вода не может проникнуть в нижние слои, то есть дорожная конструкция под слоем асфальтобетона сохраняет свою работоспособность.
Почему усиления из стекловолокна, а не решётки из волокон полимера?
В многочисленных изданиях западноевропейских стран пропагандируется применение различных решёток в асфальтобетоне, преимущественно из полимера. Применение проходит, как правило, с успехом. Всё же обнаружилось, что особенно в регионах с суровыми климатическими условиями и очень высокими колебаниями температур (Канада, Аляска, Швеция и т.д.) стекловолокно зарекомендовало себя намного лучше, чем полимерные материалы. Весьма положительный результат применения усилений из стекловолокна достигается, наряду с меньшими материальными затратами, благодаря следующим факторам:
• стекловолокна при контакте с горячим битумом и асфальтобетоном не теряют своей прочности;
• при контакте с горячим битумом и асфальтом стекловолокна не вступают в химические реакции;
• стекловолокно, в отличие от материалов из полимеров, имея низкое удлинение при разрыве - 3 % и ползучесть 0 %. обладает высокой сопротивляемостью при образовании трещин (при удлинении от 0,5 % в асфальтобетоне начинается образование трещин); (рис.3)
Рисунок 3. Армирующие эффекты стекловолокна и полиэстера
• стекловолокно оказывает хорошее сопротивление динамическим нагрузкам транспорта;
• при регенерации асфальтобетонного покрытия со стекловолокнистым усилением может быть легко снят верхний слой путём фрезеровки (сетка не наматывается на фрезу, в отличие от полимерных материалов), а снятый асфальтобетон, может быть снова использован.
В целом обнаружилось, что стекловолокно, как материал, применяемый при укладке асфальтобетона, в сравнении с материалами из полимера не обнаруживает каких-либо недостатков относительно своей работы в отличие от решёток из полимера.
Укладка стекловолокнистых усилений в асфальтобетоне Укладочные работы производят в следующем порядке:
• Подготовка дорожного полотна, куда будет устанавливаться усиление из стекловолокна, то
есть очистка поверхности от пыли, грязи и растений и заполнение трещин и стыков шириной > 4 мм. При дорожных неровностях (напр. старых раздробленных остатках бетона) следует уложить выравнивающий слой асфальтобетона.
• Распыление битумной эмульсии или горячего битума в зависимости от необходимости и от вида эмульсии максимум, но не больше 2 кг / кв.м (при большой площади нанесение битумной эмульсии или горячего битума следует проводить обязательно с помощью машин).
• Укладка композитного материала, усиленного стекловолокном или геосетки из стекловолокна (при большой площади укладка должна проходить с помощью укладочных машин).
• Укладка тонким слоем щебеня (в одну щебёнку на ширину розлива битума) или тонкий слой асфальтобетона для защиты геосетки от гусениц асфальтоукладчика и колёс транспорта, подвозящего а/б смесь.
• Непосредственная укладка следующим асфальтового покрытия.
• Если предусмотрено, укладка следующих слоев асфальта, завершение работы над устройством дорог.
Работы следует проводить в присутствии специалиста, который имеет опыт укладки геосеток. Следует обращать внимание на то, чтобы работы проводились в сухую погоду и, чтобы в уложенные слои не проникала влага.
Вывод
В заключении можно сделать следующие выводы:
• С применением в слоях дорожных одежд геосеток из стекловолокна можно значительно уве личить срок их эксплуатации. Это в целом означает длительную работоспособность дорог.
• Усиления из стекловолокна, из-за своих хороших технических данных при их применении в слоях асфальтобетона в условиях сурового климата обнаруживают лучшие результаты, чем решётки из полимера.
Армирование сеткой асфальтобетонного покрытия позволяет:
• Снизить толщину слоя асфальтобетонного покрытия до 20%;
• Предотвратить распространение отраженных трещин из старого покрытия в новый слой асфальтобетона;
• Предотвратить возникновение колейности и выбоености дорожного полотна;
• Увеличить допустимую несущую нагрузку дорожных одежд;
• Увеличить межремонтные сроки и срок службы дороги в 2-3 раза;
В настоящее время решение Российской проблемы низкого качества дорожного покрытия в условиях жесткого финансирования дорожностроительных организаций, заставляет задуматься о продвижении идеи армирования асфальтобетонного покрытия стекловолокнистыми сетками. По своим эксплуатационным характеристикам дорожные сетки ОАО могут значительно повысить транспортно- эксплуатационные показатели покрытий, увеличить межремонтные сроки, а в целом, высвободить материальные средства на другие виды работ и объекты. Области применения дорожных сеток: Дорожное строительство: армирование асфальтобетонных покрытий, укрепление обочин, откосов, основания земляного полотна, укрепление слоев основания земляного полотна, укрепление слоев дорожных одежд, стабилизация временных дорожных одежд, стабилизация временных проездных дорог, фундаментов малых искусственных сооружений, водоотводных сооружений и т.д.
Железные дороги: армирование земляного полотна, водоотводных сооружений, зернистых сред в виде балластов и т.д. Гидротехническое строительство: армирование плотин, подпорных стенок, набережных и т.п.
Применение современных технологий при ремонтах асфальтобетонных покрытий позволяет отодвинуть сроки дорогостоящей реконструкции, получить экономию за счет снижения затрат на последующее содержание.
Армирование асфальтобетонных покрытий позволяет увеличить срок их службы в 2-3 раза. В многочисленных изданиях западноевропейских стран пропагандируется применение различных решеток в асфальтобетоне, преимущественно из полимера. Опыт применения в регионах с суровыми климатическими условиями и очень высокими колебаниями температур (Канада, Аляска, Швеция и т.д.) показал, что стекловолокно зарекомендовало себя намного лучше, чем полимерные материалы. Практика показала, что стекловолокно, при армировании асфальтобетона, не обнаруживает недостатков, характерных для решеток из полимеров.
В качестве примера можно привести Владимирскую область, где на базе "Владимиравтодора" в 1994 году был заложен первый опытный участок на трассе Владимир - Юрьев- Польский. При ремонте покрытия одну полосу движения армировали стеклосеткой, вторую оставили без армирования. Уже через год при осмотре был явно виден эффект армирования: трещины, возникшие на полосе без сетки, исчезали на осевой линии, не распространяясь на арми рованное покрытие. Ситуация стала более наглядной по прошествии 9 лет - полоса дороги без сетки испещрена трещинами, проявилась колея и в нескольких местах растрескалась кромка. На армированную половину удалось пробиться лишь нескольким нераскрытым трещинам, колея полностью отсутствует и кромка в отличном состоянии.
Лабораторные испытания вырубок из покрытия показали увеличение прочности на растяжение при изгибе армированных образцов в 2 раза, по сравнению с неармированными.
Армирование снизило объемы ямочных ремонтов, увеличило межремонтные сроки в 2-3 раза, позволило уменьшить затраты на содержание автомобильных дорог на 25-38%.
|
