Дорожное строительство
Тема дорог в России актуальна во все времена. Как должны строится дороги, в чем причины неудовлетворительного покрытия, какие технологии перспективны разберем в статье.
Дороги общего пользования классифицируют по материалу покрытия:
- Цементобетонные. Основой вяжущего материала в наружном покрытии выступает бетон. Преимущество цементобетонных дорого длительный срок эксплуатации. При соблюдении всех норм строительства и использования ремонт цементобетонному полотну потребуется не ранее 20 лет. Дороги с использованием бетона прокладывают двумя способами:
- Заливным. Готовую бетонную смесь заливают в заготовку дорожного полотна. Бетон набирает прочность и формирует монолит покрытия. У этого метода есть существенные недостатки. Работы можно вести только при положительных температурах выше 50С. При температуре воздуха ниже 5 градусов скорость схватывания бетона резко снижается или прекращается вовсе.
- Укладкой железобетонных плит. Предварительно напряженные изделия в форме плит укладываются по всей длине строящегося участка. Недостаток дорог из железобетона в том, что если не выдержать нормы по обустройству основания, плиты со временем начнут расходится; отдельные элементы будут утапливаться, и возникнут перепады высот на стыках плит. Усугубляет нарушение целостности дорожного полотна большегрузная техника. Справедливости ради стоит отметить, что современные технологии строительства дорог с использованием преднапряженного бетона позволяют создать прекрасные, долговечные и недорогие трассы. Цена километра дороги из ж/б плит до 50% ниже, чем из асфальтобетона.
- Асфальтобетонные. В основе вяжущего материала внешнего слоя выступает асфальтобетон- искусственный строительный материал. Представляет собой смесь из битума и минеральных заполнителей: песка, щебня, гравия. Для улучшения качественных показателей в асфальтную смесь могут добавляться дополнительные ингредиенты: полимеры, резиновая крошка.
Технология строительства дороги
Если рассматривать соотношение бетонных и асфальтированных дорого, то Россия на 98% покрыта асфальтобетонным полотном, бетонное покрытие составляет 2%. Поэтому далее речь пойдет о строительстве асфальтобетонных дорог. Стоит признать, что мировая практика доказала наилучшую эффективность бетонного покрытия. Возведение дорожного полотна высокотехнологичный и ответственный процесс, который состоит из нескольких этапов:
- Инженерные изыскания. Прежде чем приступить к работам по строительству транспортной артерии, необходимо провести инженерные изыскания:
-Топографические. Будущая трасса прокладывается на картах. Размечается местность.
- Геодезические. Выверяются координаты. Снимается профиль рельефа.
- Геологические. Обязательно проводят анализ грунта и исследуют насколько глубоко залегают водоносные пласты.
- Экологические. Проводят исследования экологических факторов, и взаимодействие объекта с окружающей средой. Вырабатываются меры по минимизации воздействия и нанесения вреда природе.
- Подготовительные работы. На размеченном участке расчищают территорию от деревьев и кустарников. Снимают верхний слой почвы. Подготавливают технологические подъезды. Переносят коммуникации. Подвозят сырье технику для строительства. Корректируют ландшафт: где необходимо возводят насыпи, а где того требует архитектурный план срезают холмы. До строительных работ продумывают систему водоотведения со строительной площадки. Особенно это важно, когда стройка планируется на глинистых грунтах.
Конструкция современной дороги представляет собой технологичное многослойное сооружение. В общих чертах выглядит так:
- Геотекстиль
- Песчаная подушка
- Георешетка
- Щебень
- Асфальт
- Подготовка основания. После того как снят плодородный слой почвы, грунт тщательно утрамбовывают. На подготовленную почву укладывают геотекстиль.
Геотекстиль - специализированный строительный материал, который предназначен для армирования дорожного полотна, отведению влаги; препятствует перемешиванию природного грунта и песчаной подушки, тем самым не допускается проседание дорожного полотна. Использование геотекстиля обеспечивает ряд преимуществ:
- Геотекстиль, в виде нетканых синтетических материалов, имеет продолжительный срок службы, равный 25 лет и более. Другие армирующие материалы, например, металлосетки не способны обеспечить такого срока. Применение геотекстиля продлевает срок службы автодороги и отодвтгает время проведения капитального ремонта.
- Геосинтетика, при условии соблюдения технологии укладки, не позволяет просыпаться в почву, смешиваться с грунтом насыпным материалам, что приводит к экономии и снижении стоимости сметы.
- Дорожные нетканые материалы универсальны в применении. Работают вне зависимости геологической структуры грунтов и температурных режимов эксплуатации, не подвержены коррозии и стойки к воздействию агрессивных химических сред. Отлично обеспечивают гидроизоляцию и водоотведение избыточной влаги.
- Не оказывают вредного влияния на окружающую среду.
Геотекстиль раскатывается вручную в заблаговременно установленную опалубку. Швы материала необходимо сваривать для формирования целостного покрытия участка.
Песчаная подушка необходима для дренирования влаги и для равномерной передачи нагрузок на грунт. На значительной части нашей страны грунты слабо приспособлены для строительства дорог. И благодаря климату подвержены морозному пучению. Это явление вознивает во влагонасыщенных почвах. Замерзая, грунт увеличивается в объеме и вздыбливает поверхность почвы. Это может отрицательно сказаться на целостности дорожного полотна. Предотвращает эффект морозного пучения наличие песчаной подушки и системы дренажа.
Песок утрамбовывают пневмовибраторами и гидрокатками массой 5-6 тонн. Для лучшего уплотнения песок поливают водой.
На подготовленный слой песка укладывают георешетку. Это относительно новое технологическое решение в строительстве дорог, но весьма эффективное. Георшетка представляет собой полимерную конструкцию ячеистого типа. Выпускается в плоском и объемном виде. Высота ребра в объемных решетках колеблется от 50 до 200 мм. Полимерная решетка в дорожной конструкции выполняет следующие функции:
- Предотвращает проседание щебня в песчаную подушку.
- Дополнительно армирует конструкцию. Щебень, набиваясь в ячейки формирует жесткую, объемную структуру, способную выдерживать динамические нагрузки.
В зависимости от технологии используют под дорожное покрытие применяют основания:
- Щебеночные. От качества материала основания зависит долговечность дороги. Поэтому для щебеночных оснований выбирают материал, который обладает достаточной твердостью на сжатие и будет, не разрушаясь, воспринимать запланированные нагрузки автотранспорта. Щебеночное основание допускается укладывать в любую погоду. Не требует особых условий хранения. Поэтому работы по обустройству щебеночного основания можно вести в любое время года. Щебень в рамках границ будущей дороги уплотняют тяжелыми катками. При этом происходит саморасклинивание элементов основания. Чем плотнее будет утрамбован слой, тем жестче и надежнее будет инженерно-строительная конструкция. Допускается насыпать основание двойным слоем. Нижний слой из крупнофракционного щебня, верхний слой из более мелкого. При укатке происходит заполнение свободного пространства, увеличивается плотность основания.
- Песчано-щебеночные. Универсальные смеси, которые пригодны для строительства любых типов дорог. За счет присутствия песка обеспечивается плотная укладка, не остается свободного пространства для скапливания жидкости и образования воздушных карманов. Эти дефекты приводят к образованию трещин в ходе эксплуатации и способствуют разрушению полотна.
- С использованием вяжущего материала. Такие основания называют еще черным щебнем, так как это представляет собой смесь щебня и битумных материалов. Укладывается горячим и холодным способом. Присутствие битумных эмульсий обеспечивает водоотталкивающий эффект и монолитность структуры. Такие основания отлично работают в зонах с резкими перепадами температур. Во всех случаях основания уплотняются согласно правилам, прописанным в строительных нормах.
Укладка покрытия
После укладки щебневого основания требуется проливка битумной мастикой. Это обеспечит надежное сцепление наружного слоя с основой. Асфальтобетонные смеси поставляются к участку проведения работ самосвалами с АБЗ- асфальтобетонных заводов. Чтобы сэкономить на эксплуатации транспорта и сократить время доставки, применяются мобильные АБЗ, которые способны производить требуемое количество материала в непосредственной близости от объекта.
Технология выработки асфальта проста: необходимо разогреть битум и смешать в нужных пропорциях ингредиенты смеси. В состав смеси входит песок, гравий, мелкозернистый или среднезернистый щебень, битум.
Привезенную смесь разравнивают вручную или при помощи асфальтоукладчиков. Одной тонны асфальтобетона достаточно, чтобы покрыть 10 м2 поверхности толщиною в 4 сантиметра.
Качество дорожного покрытия зависит от уплотнения асфальтобетонной смеси. И тут важно, чтобы температура состава была не ниже определенной технологией. Если смесь остыла ниже, чем на 50-600С от требуемой, то уплотнить состав до нужных величин сложно или невозможно вовсе. Нижний предел рабочей температуры смеси составляет 105-1200С. Уплотнение является конечной операцией по укладке верхнего слоя дороги. Трамбуется и уплотняется асфальт методом укатки и вибрации. После операции уплотнения меняются свойства асфальтобетона:
- Повышается плотность материала. Соответственно возрастает жесткость и сопротивляемость истиранию.
- Минимизируюется количество пор, где может скапливаться влага. Покрытие приобретает морозостойкость и влагоотталкивающие свойства.
- Укрепляются физические и физико-химические связи между частицами, что делает покрытие долговечным.
- Плотный асфальт меньше подвержен продавливанию в ходе эксплуатации.
В случае недостаточного уплотнения полотна слой асфальта остается рыхлым, что приводит к скорому разрушению дорожного покрытия.
Толщина асфальтового покрытия зависит от назначения автодороги. Малонагруженным дорогам с неинтенсивным транспортным потоком: придомовые, дороги в коттеджных поселках, - достаточно слоя в 4 сантиметра.
Междугородние автомагистрали, по которым интенсивно движется грузовой транспорт требуют трехслойного покрытия с армированием слоев металлической сеткой.
Завершающим этапом строительства автодороги служит нанесение разметки, установка ограждений, обустройство ливневок. От качества перечисленных работ зависит безопасность движения. К сожалению, в России не придают должного внимания качеству разметки или полноценной работе систем водоотведения даже на федеральных трассах. Как результат повышенная аварийность в сырую погоду и в темное время суток.
Контроль качества дорожного полотна
После завершения укладки верхнего слоя требуется время для окончательного набора прочности асфальтобетоном. Через1- 3 дня дорожное покрытие подвергается оценке соответствия нормативным параметрам. Для этого с площади 7000 м2 отбирают не менее 3 образцов не ближе 1 метра от края проезжей части. Образцы, полученные методом кернения или вырубки, доставляют в лабораторию. В лабораторных условиях устанавливается коэффициент уплотнения. При горячем методе укладки коэффициент должен составлять не менее 0,99.
Помимо уплотнения покрытия автомобильную дорогу как инженерное сооружение должны контролировать по:
- коэффициенту сцепления автомобильной шины с покрытием
- ровности полотна
- шероховатости покрытия
- соответствию разметки действующим ГОСТам
- видимости в плане
- организации остановок общественного транспорта и пешеходных переходов
- освещенности опасных участков
- наличию и корректному выставлению дорожных знаков
Дефекты автомобильных дорог
Несмотря на существующую отличную нормативную базу, успешный зарубежный опыт дорожного строительства, Российская федерация медленно и неохотно перенимает успешные технологии. Причина тому закостенелость отрасли, недостаточное финансирование, сомнительные схемы и слабый контроль, низкая ответственность.
Типичные дефекты дорожного полотна:
- Образование колеи. Возникает, когда недостаточно уплотнено основание или использован тонкий слой асфальтобетонного покрытия.
- Просадка полотна. Возможна, когда неверно обустроена система водоотведения. Атмосферной или грунтовой водой постепенно размывается основа. Такой дефект случается, когда гранитный щебень заменяют на известковый. Во-первых, известковый уступает граниту по твердости и прочности на сжатие. Во-вторых, породы, содержащие известняк, подвержены химическому разрушению водой, которая всегда имеет слабокислотную рН- среду за счет содержания угольной кислоты- Н2СО3.
- Образование многочисленных трещин. Применен рыхлый асфальт.
- Вспучивание поверхности. Необустроен должным образом дренаж. Дорожная конструкция подвержена морозному пучению.
- Отслаивание слоев асфальтового покрытия. Нарушена технология укладки асфальтобетонных слоев.
Стоит отметить, что причины каждого дефекта на действующей автомобильной трассе необходимо оценивать глубоко и всесторонне. Возможно, возникновение брака из-за ошибки в геодезии, проекте, некачественном материале, нарушении технологии строительства или совокупности факторов.
Перспективные технологии
Подход к дорожному строительству в России и странах Европы и Северной Америки серьезно отличается. Поэтому некоторые приемы, которые типичны для зарубежья, для нас - будущее.
Перспективным для нашей индустрии дорожного строительства является переход от асфальтобетонной технологии к комбинированной. Это значит, что асфальт укладывается не на щебеночное основание, а на предварительно напряженные железобетонные плиты. Доля таких дорог зарубежом велика. Срок службы в несколько раз выше, чем асфальта.
В Японии строятся дороги с подогревом верхнего слоя. Таким образом японцы решают вопрос обледенения. В качестве теплоносителя выступает горячая вода. Альтернативой выступают дороги с подогревом от солнечных батарей. Генерируемого электрического тока достаточно, чтобы в металлической сетке, заложенной в верхний слой, образовывалось тепло, препятствующее обледенению.
В Нидерландах применяют для разметки светящуюся краску. При температуре воздуха 00С и ниже на разметке появляются снежинки, предупреждающие водителя о возможном гололеде.
Внедрение цифрового моделирования в проектирование и строительство позволит повысить качество дорог, контроль за проведением работ по строительству и ремонту, снизит затраты на объект в целом, повысит безопасность эксплуатации дорожной сети.
Безусловно, описанные нововведения увеличивают стоимость возведения участка дороги. Но в данном направлении нельзя мыслить узко. Если учесть расходы на поддержание работоспособности дороги за 40-50 лет, то выяснится, что освоение новых подходов рационально и экономически выгодно государству:
- Экономия бюджета.
-Увеличится пропускная способность автодорог.
- Сократится время доставки грузов, а это влияет на стоимость товаров.
- Высвободятся ресурсы для строительства и обновления новых дорожных нитей.
- Поднимется инвестиционная привлекательность автомобильных перевозок.
- И главный момент, возрастет безопасность эксплуатации дорог.
Все это возможно только при изъявлении политической воли, принятия законодательных инициатив, направленных на пересмотр подхода к дорожному строительству, государственной поддержке новаторских научных разработок.
Оптимизируя процессы. Производители сэндвич-панелей подстраиваются под потребности рынка
Строительная производственная отрасль относительно безболезненно пережила пандемию коронавируса. Значительная часть предприятий продолжала работать, в том числе и производства по выпуску сэндвич-панелей (СП).
Тем не менее, перспективы ближайшего времени игроки рынка оценивают по-разному. С одной стороны, их тревожит растущий экономический кризис в стране и, как следствие, ожидаемое снижение числа инфраструктурных проектов. С другой стороны, есть понимание, что при таком раскладе будет расти спрос на технологичные, доступные и оптимальные решения, связанные со строительством. СП – это сравнительно недорогие и простые в монтаже конструкции. Их применение ускорит стройку и сделает ее более бюджетной.
Внешняя зависимость
Генеральный директор компании «РосСельПром» Алексей Побегус отмечает, что любое строительство по определению является основной и капитальной отраслью экономики и напрямую зависит от общей рыночной активности и состояния внутреннего спроса. «Принимая во внимание события 2020 года, ожидаемое падение доходов населения и рост безработицы, снижение корпоративных доходов компаний и сокращение бюджетных расходов на инфраструктурные проекты, рост спроса на сэндвич-панели представляется весьма сомнительным. Вероятнее всего, емкость рынка может сократиться на 20-50%, что неминуемо приведет к снижению цен, чтобы поддержать реализацию продукции»,- считает он.
Спрос на СП действительно во многом зависит от состояния экономики, соглашается с коллегой коммерческий директор ООО «ПТК «Техностиль» (входит в ГК «Техностиль») Светлана Галынская. Она также отмечает, что помимо этого и бум роста рынка давно позади. В том числе, из-за сокращения потребностей в новых торговых площадках. Но, тем не менее, на сегодняшний день сэндвич-панели остаются востребованным материалом. Сфера их применения постоянно расширяется. Большие перспективы развития отрасли в текущей ситуации связны с государственными проектами, которые, как меры поддержки строительной отрасли, было приято решение расширить российскими властями.
Достаточно позитивно рассматривают текущую ситуацию и ближайшие перспективы другие игроки рынка. «Сложно переоценить популярность сэндвич-панелей в секторе строительства быстровозводимых зданий. Можно с уверенностью говорить о том, что сектор АПК практически полностью перешёл именно на этот вид строительных материалов. Кроме сельского хозяйства, панели широко применяются в строительстве развлекательных и торговых центров, спортивных сооружений, логистических и распределительных центров, заводов и складов, и других промышленных объектов. В период недавней пандемии СП зарекомендовали себя как отличный вариант для строительства больниц, а во многих европейских странах этот материал всё активнее начинают использовать для возведения школ и детских садов. Таким образом, можно смело утверждать, что данный строительный материал с каждым годом будет становиться только популярнее»,- считает коммерческий директор ГК «ИЗОБУД» Александр Кулешов.
Спрос на сэндвич панели с каждым годом показывает уверенную динамику роста, отмечает директор по техническому развитию ООО «Венталл» Александр Беляев. «Наша компания более 20 лет в этом бизнесе и мы регулярно отслеживаем тенденции на строительном рынке. В среднем, ежегодно рост спроса на сэндвич-панели составляет величину до 5%, поэтому уверенно можно сказать, что данный материал остается популярным продуктом, занимая новые ниши на отечественном строительном рынке. Неоспоримо, основным потребителем панелей является коммерческое строительство, в частном домостроении, к сожалению, сэндвич панели пока не нашли свое широкое применение. Но, надеюсь, в будущем есть куда двигаться. Например, в Европе активно строятся частные дома по типовым проектам с применением сэндвич панелей», - подчеркнул он.
Ставка на качество
Рынок сэндвич-панелей высококонкурентен, отмечают эксперты. Несмотря на то, что сейчас на него почти не приходят новые серьезные игроки, борьба за клиента обостряется. При этом на рынке сохраняется доля производителей, выпускающих продукцию низкого качества.
По словам коммерческого директора ООО «Крафтспан» (завод «Крафтспан») Алексея Самойлова, производство сэндвич-панелей – это очень конкурентная отрасль, но немногие отечественные компании предлагают изделия, соответствующие мировым стандартам. «Мы держим марку в условиях жёсткой конкуренции. Для нас важно производить продукт, которым можно гордиться. Мы хотим быть одними из тех, кто выведет российское производство на новый уровень. В целом, сейчас рынок сэндвич-панелей склонен к масштабированию. Небольшие компании объединяются, чтобы занять более весомое положение на рынке»,- добавляет эксперт.
Действительно, отмечает генеральный директор «Завод Строительных Конструкций «Стройэлемент» Виталий Скуматов, конкуренция становится все более жесткой. Мы, являясь профессионалами в области производства СП, делаем ставку на дальнейшее повышение качества продукции, выпуск новых видов продукции, а также на повышение лояльности действующих и потенциальных клиентов. «Так, в конце прошлого - в начале текущего года мы освоили производство сэндвич-панелей с пенополиизоциануратом в качестве утеплителя. В целом, мы всегда стараемся подстраиваться под запросы рынка. Нашей продукцией заказчики довольны. Среди них есть строительные, торговые, сельскохозяйственные организации, а также такие известные всем организаци, как петербургский автомобильный завод Hyundai, предприятия «Ленэнерго»,«ИнтрРАО», «Новатэк»»,«Газпром»,структуры Минобороны и т.д», -сообщил он.
«Не секрет, что на рынке сэндвич-панелей иногда встречаются фирмы, которые не имеют в своём арсенале профессионального оборудования, зачастую используют не очень качественные материалы для производства панелей. При сотрудничестве с такими поставщиками можно в получить некачественные сэндвич-панели. У серьёзных компаний дело обстоит совсем наоборот – это и профессиональное оборудование, и качественное сырьё для производства панелей, и, что немаловажно, высококвалифицированные специалисты. Выбрав в качестве поставщика сэндвич-панелей профессиональную компанию можно с уверенностью сказать, что изготовленная продукция будет соответствовать всем ГОСТам и другим нормативным документам», - подчеркивает руководитель департамента маркетинга и рекламы ГК «Мосстрой-31» Михаил Волконский.
По мнению Светланы Галынской, некомпетентные заказчики и недобросовестные подрядчики создают предпосылки для вытеснения с рынка качественной продукции. «Поэтому крупные компании вынуждены запускать две или три линейки продукции: премиум, стандарт, эконом. Но есть и оборотная сторона медали этого решения. Экономичная продукция снижает общую рентабельность бизнеса и не исключает в будущем прецедентов, которые могут повлиять на репутацию компании. В последние годы ведущие игроки рынка предпринимают ряд мер по защите своих интересов. Ведется работа с проектными организациями для того, чтобы в проекты закладывались определенные требования к данному продукту. Разработан ГОСТ, соответствовать которому могут только добросовестные производители. Ведется просветительская работа с заказчиками. И практика показывает, что это более правильная стратегия защиты рынка от продукции низкого качества»,- считает представитель рынка.
Внутри себя
Отметим, что происходящие события в стране заставляют производителей СП не только усилить конкуренцию друг с другом, но и оптимизировать внутренние рабочие процессы, повысить их эффективность.
Директор по продажам департамента Компонентных продаж ООО «ДИ ФЕРРО» Иван Трунов считает, что непосредственного его компанию карантин заставил многое переоценить в работе, изменить взгляд на организацию труда и формирование затрат. «Сейчас, во многих случаях ключевым становится оперативное выполнение обязательств по поставке. Принимая во внимание эти критерии, нами реализовывается ряд программ по повышению производительности во всех процессах. Налаживая взаимодействие подразделений внутри компании и сокращая их продолжительность нам удалось сократить не только затраты на исполнение одного заказа, но и обеспечить устойчивый тренд по снижению запасов, как сырья, так и не завершенного производства, при этом увеличивая их оборачиваемость»,- отметил он.
С необходимостью оптимизации процессов согласен и Алексей Побегус. По его словам, сам по себе сегмент рынка, в силу своей специфики является очень консервативным и требует не столько инновационности, сколько высокоорганизованной технологии, высокой производительности труда, стабильного качества материала. Однако это вовсе не означает, что усилия в части разработке нестандартных индивидуальных решений, как архитектуры фасадов, так и организации внутренних технологий бесперспективны.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ
Алексей Побегус: «Несмотря на влияние внешних факторов, «РосСельПром» продолжает развиваться»
Ученые СПбГАСУ нашли эффективный способ определения водонепроницаемости бетона
Водонепроницаемость бетона – одна из его важнейших характеристик, от которой зависит долговечность создаваемых из него конструкций. Для определения этой характеристики существует ряд прямых и косвенных методов, однако, трудоемких и недостаточно точных. Ученые Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета создали новый, альтернативный способ измерения водонепроницаемости бетона.
Разработка принадлежит заведующему кафедрой технологии строительных материалов и метрологии члену-корреспонденту РААСН, доктору технических наук, профессору Юрию Пухаренко и аспирантам кафедры Максиму Кострикину и Георгию Хренову. Согласно их методике, чтобы наиболее точно и просто определить водонепроницаемость бетона, необходимо измерить скорость фильтрации воды без учета поверхностного слоя образца, то есть а в толще материала, куда вода под давлением подается через предварительно выбуренное тупиковое отверстие (шпур).
Изобретение имеет большой потенциал: позволяет проводить испытания и определять водонепроницаемость не только образцов бетона, но и непосредственно конструкции, что еще больше повышает достоверность результата. Кроме того, его планируется внедрить в деятельность научно-исследовательских и строительных лабораторий, для которых это представляет технико-экономический интерес. Все это выгодно отличает методику от других известных методов.
Для практической реализации методики изготовлено переносное устройство, позволяющее подавать воду под давлением в шпур при помощи специального металлического анкера и измерять скорость фильтрации.
Измерение водонепроницаемости происходит следующим образом: фильтруемая через стенки шпура вода проникает в глубь бетона, в результате чего ее количество в гидросистеме устройства уменьшается, что вызывает снижение давления. При этом, чем меньше водонепроницаемость бетона, тем быстрее фильтруется вода и, соответственно, быстрее наступает снижение давления в системе, которое замеряется при помощи манометра и секундомера. Для практической реализации методики разработана таблица, по которой значение скорости можно перевести в марку бетона по водонепроницаемости.
Авторы получили на свое изобретение патент № 2728727.
