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.
Александр Круглов: «Стекла с нанопокрытием помогают экономить энергию и деньги»
Курс на энергоэффективность, взятый в строительстве и ЖКХ, невозможен без внедрения в эти отрасли современных технологий производства стекла. В этом уверен специалист по архитектурным проектам компании SP Glass Александр Круглов. Он рассказал «Строительному Еженедельнику» о том, как стекла с нанопокрытием, производимые заводом Pilkington Glass Russia (входит в холдинг SP Glass), помогают повысить комфорт в помещениях и экономить денежные средства.
– В чем особенности стекла с напылением, которые выпускает Pilkington Glass Russia? Более ли затратно его производить, чем обычное?
– Стекла с напылением мы начали выпускать в 2014 году. Суть в том, что на стекло наносится специальное покрытие, которое придает ему дополнительные характеристики и свойства. В Pilkington Glass Russia с помощью специальной вакуумно-магнетронной установки на стекло, среди десятка других функциональных слоев, наносится и серебро толщиной в 12 нанометров. Его можно назвать нанонапылением, такие слои не видны человеческому глазу.
На фото: Магнетронная установка для нанесения энергоэффективных покрытий на заводе Pilkington Glass Russia
Серебро позволяет придать обычному стеклу уникальные энергоэффективные свойства. Благодаря минимальному расходу сравнительно недешевого металла производство мультифункционального стекла не намного затратнее обычного.
– А отличается ли стоимость стеклопакетов с нанопокрытием от более стандартных?
– Они стоят немного дороже, но не в разы. Вместе с тем, в отличие от стандартных стеклопакетов, они позволяют экономить. К примеру, эксплуатация кондиционеров в летний период, батареи с повышенной температурой в холодное время приводят к тому, что собственник несет дополнительные финансовые расходы на оплату электроэнергии, теплоснабжения. Стекла с покрытием имеют уникальные защитные свойства и позволяют без дополнительных затрат создавать комфортный микроклимат в помещениях и зимой, и летом. Стеклопакеты с таким стеклом будут долгие годы радовать своим качеством потребителей, экономя их денежные средства.
На фото: Лофт-квартал Docklands, Санкт-Петербург (стекло Pilkington Suncool® 66/33 Pro T)
– Есть ли какие-то внешние отличия энергоэффективного стекла?
– Неспециалисту отличить энергоэффективное стекло с нейтральным оттенком от обычного будет непросто. Необходимо понимать, как отражается свет. Специалист же всегда сможет определить наличие функционального покрытия на стекле. Для определения может использоваться специальный прибор, который оценивает проводимость тока на поверхности стекла. Отдельные же виды покрытий сразу себя выдают, любой наблюдатель сможет определить их, даже без специальной подготовки.
У всех стекол, выпускаемых по современным технологиям, есть сертификаты соответствия и необходимая сопроводительная документация.
Добавлю, что Pilkington Glass Russia выпускает большой ассортимент стекла, как с видимыми, так и внешне не видимыми отличиями. В частности, сейчас при строительстве офисных центров востребованы и зеркальные энергоэффективные витражи, и стекла, внешний вид которых особых свойств «не выдает».
На фото: Штаб-квартира компании «Новатэк» (стекло Pilkington Suncool® 70/40 Pro T)
– На Ваш взгляд, в связи со взятым курсом на энергоэффективность в строительстве и ЖКХ станут ли стекла с покрытием еще более востребованными?
– Безусловно. Мы уже сейчас видим повышенный интерес к такой продукции от застройщиков, управляющих компаний, частных лиц. С учетом того, что требования к энергоэффективности зданий каждые три-четыре года будут ужесточаться, можно предположить, что мультифункциональные стекла через определенное время полностью займут рынок.
Алексей Емельянов: «Востребованность добавок в бетон растет»
Рынок химических добавок в бетон продолжает расти. Такие выводы делает генеральный директор ООО «Полипласт Северо-Запад» Алексей Емельянов. В интервью «Строительному Еженедельнику» он рассказал о текущей деятельности предприятия, входящего в крупный российский химический концерн, и сложившейся ситуации на рынке производства и потребления добавок в бетон.
– Алексей Валерьевич, какие предварительные итоги работы ООО «Полипласт Северо-Запад» за первое полугодие можно подвести?
– В целом итоги можно назвать удовлетворительными. Программу-минимум мы смогли выполнить. В начале I квартала наблюдалась просадка, но она была отыграна во II квартале. На предприятии развиваем новые направления, вошли в ряд крупных федеральных проектов, вырос объем продаж. Поэтому прошедшее полугодие считаю положительным, но нам есть куда еще расти.
– Отражаются ли на рынке добавок в бетон нынешние объемы строительства зданий и сооружений в стране?
– Конечно, да. Производство строительной химии коррелируется под ситуацию в отрасли, в целом же востребованность данной продукции растет. В том числе именно потому, что добавки в бетон помогают повысить эффективность строительства, а именно ускорить сроки возведения объектов, снизить трудозатраты и финансовые расходы при реализации проекта. Согласитесь, это очень важно, когда девелопер пытается оптимизировать весь процесс строительства.
Сами добавки, в зависимости от вида, позволяют улучшить качество бетона, сделать его более прочным, водонепроницаемым, морозоустойчивым и т. д. При этом область применения строительной химии постоянно расширяется. Сейчас данная продукция используется как застройщиками, так и гражданами в индивидуальном строительстве. Понимание важности использования добавок в бетон у большинства потенциальных потребителей уже есть.
– А какие добавки в бетон в настоящее время наиболее востребованы?
– Стабильно работающие универсальные добавки и при этом по более низкой цене. Они сейчас вытесняют из ассортимента другие виды продукции, которые можно отнести к среднему и премиальному сегменту. Такие запросы рынка понятны, все хотят сэкономить. Но иногда целесообразнее использовать не универсальные, а специализированные добавки. Кроме того, не всегда дешевое бывает качественным. Потребитель должен об этом всегда помнить. Тем не менее, добросовестные производители, к которым мы относим и себя, выпускают качественную продукцию и в бюджетном формате.
– Какой объем продукции в настоящее время вы производите?
– Завод «Полипласт Северо-Запад» ежемесячно выпускает около 4 тыс. т продукции по стопроцентному весу. Сюда входят сухие добавки в бетон и в виде раствора, а также другие виды продукции, в том числе сопутствующие к основному. Заказчики, особенно крупные, чаще всего выбирают жидкие добавки. Они более практичны в использовании, транспортировке. Большая часть нашей продукции сейчас идет на экспорт.
– И какова международная география?
– Очень широка. Продукция, в основном нафталинсульфонатная, поставляется в Южную Америку, страны Персидского залива, Юго-Восточную Азию, где наш конкурент Китай. Также сейчас пробуем отправлять на международный рынок поликарбоксилатные добавки. Сейчас нашу продукцию, кроме непосредственно потребителей, закупают и иностранные производители добавок, а затем используют их в выпуске своей продукции. В рамках сотрудничества с каждым контрагентом отправляем на экспорт 100–500 т продукции.
– Чем можно объяснить закупки вашей продукции другими, западными игроками рынка?
– Ну, наверное, экономической конъюнктурой. Многим зарубежным производителям более выгодно приобретать материалы в нашей стране, чем закупать их у себя.
– В целом какова цена добавок бетон по отношению ко всему строительству?
– Очень незначительная. Так же, как по отношению к самому бетону, который в общестроительных работах занимает долю в 10–15%. Проектные, изыскательские работы, установка монолитного каркаса, отделка в совокупности требуют гораздо больших расходов. Тем не менее, повторюсь, использование добавок в бетон позволяет существенно экономить в строительстве, при этом улучшая его качество.
– Высока ли на рынке производителей конкуренция? Встречается ли контрафакт?
– Производителей на российском рынке достаточно много, в том числе из зарубежных стран. Соответственно, и конкуренция очень высока. Компании стараются конкурировать не только в цене, но и в качестве материала, области его применения. По моим наблюдениям, как мелкие, так и крупные игроки рынка могут производить продукцию как высококачественную, так и не очень.
Также, конечно, в нашем сегменте встречается и контрафакт, подделка под известные бренды. Кроме того, есть и так называемые «гаражные» производители, которые мешают ранее приобретенные компоненты чуть ли не в тазике.
Добавлю, что «Полипласт Северо-Запад» старается выстраивать со своими клиентами долгосрочные партнерские отношения. Наши специалисты постоянно информируют потребителей о новых добавках, рассказывают о том, как и где ту или иную добавку наиболее эффективно применять.
– А где и как происходит разработка новых добавок?
– При заводе у нас действует свой научно-технический центр. Он сотрудничает с глобальным НТЦ всего нашего холдинга. Наши специалисты постоянно ведут разработки новых материалов, относящихся как к основам, так и композитам. Регулярно улучшая потребительские свойства нашей продукции, выпуская новую, мы уверены что она будет востребована на рынке.
– Сколько человек работает в настоящее время в ООО «Полипласт Северо-Запад»?
– На нашем заводе в Кингисеппе с учетом торгового подразделения в Петербурге сейчас работает чуть более 200 человек. При существенном росте производства и потребления продукции мы, конечно, готовы будем расширяться, увеличивать свой штат специалистов.
– В преддверии Дня строителя что можете пожелать всем тем, кто имеет отношение к данной отрасли?
– Строительство сопровождало человечество всегда. Издревле профессия строителя была важна, почетна и уважаема. Такой же она осталась. От всей души поздравляю всех людей, имеющих отношение к строительной отрасли, с праздником, желаю хороших строек, заказов, крепкого здоровья и всего самого наилучшего!