Монолитные работы в дорожном строительстве
Монолитное полотно гораздо надежнее асфальтового, но применяют его ограниченно. Связано это с невысоким финансированием, особенностями рельефа и ограниченным объемом необходимых марок цемента. Прежде чем сделать выбор в пользу бетона, изучите его преимущества, правила укладки и эксплуатации.
Преимущества и недостатки монолитных дорог
Достоинства монолитного покрытия:
- Высокая прочность. Не надо проводить ремонтные работы длительное время. Срок эксплуатации дороги — не меньше 40 лет. Асфальтовое покрытие служит 10 лет, при условии ежегодного ремонта. Минимальный износ монолитного покрытия 0,1-0,2 мм в год.
- При строительстве дороги техника расходует меньше топлива, так как в момент движения автомобилей бетон не деформируется.
- Монолитное покрытие устойчиво к резкому изменению климатических условий. Дорожное полотно не портится из-за проливных дождей и резких перепадов температур.
- Монолитная дорога защищает окружающую среду от вредных выбросов, так как горючего при езде по бетонной дороге расходуется меньше. В результате уменьшается выброс в атмосферу выхлопных газов.
- Высокий коэффициент сцепления дорожного основания, который не изменяется при увлажнении.
- Можно вести строительную работу при неблагоприятных условиях.
- Легкость приготовления бетонного раствора и высокая скорость заливки.
- Монолитная дорога обладает хорошей отражающей способностью, поэтому при движении по бетонному полотну у водителя лучше видимость по сравнению с асфальтом, особенно в ночное время.
Основной недостаток покрытия — дороговизна, так как бетон стоит дороже асфальтового варианта. Если повредится монолитное основание, то придется заменять целую плиту. Во время дождя и снегопада дорога становится скользкой.
Материалы
Основной материал для монолитного дорожного строительства — бетон марки М400. Он устойчив к большим нагрузкам, возникающим под действием легковых и грузовых автомобилей.
В таблице указаны основные характеристики и требования к их выполнению:
|
Характеристики |
Описание |
|
Прочность на сжатие |
Это способность бетона выдерживать сжимающую нагрузку. Для основы используют марку бетона М300 и выше, для верхнего слоя — от М400. |
|
Прочность на расширение при изгибе |
Дорожное покрытие — это горизонтальная поверхность, которая подвергается постоянному давлению. Поэтому используют классификацию марок от М5 до М50. |
|
Морозоустойчивость |
Марку бетона определяют по морозостойкости, которая зависит от климатических условий региона. Для этого берут самый холодный месяц года и рассчитывают среднемесячную температуру. Если климат суровый и температурный режим ниже -15°С, то верхний слой бетона составляет F200, от -5°С до -15°С — F150, от 0° до -5°С — F100. |
|
Прочность щебня для финишного покрытия |
Не менее 1200 кг/см2. |
|
Плотность щебня для подушки |
От 800 до 1000 кг/см2. |
|
Степень подвижности |
При конусном исследовании параметр должен соответствовать уровню 2 см. Для предотвращения отклонения от указанного значения добавляют в состав бетонной смеси минеральные включения. |
Строительство
Монолитную дорогу строят в несколько этапов. Чтобы покрытие получилось качественным, соблюдают все требования, установленные проектной документацией.
Подготовка грунта
В первую очередь проводят подготовительные работы, которые связаны с обработкой грунта. Их начинают после составления проектной документации и геологических исследований региона. Бетонирование осуществляют по горизонтали с изъятием холмов небольшого размера.
Обустраивая крупную автомагистраль, плодородную почву снимают в полном объеме. Если организуют подъезд ко двору, то изымают не более 20 см земли. Созданную подушку уплотняют катком и массивными виброуплотнителями.
На этом этапе делают дренажную систему, которая будет отводить дождевую и грунтовую воду. Для этого создают незначительный уклон 2°-4°. В боковой части дороги фиксируют бетонный желоб и делают откосы.
Подстилочный слой
Песчаную подушку делают толщиной 20-40 см. Подстилка помогает улучшать дренаж и предотвращать размытие грунта при отрицательной температуре. Обязательно делают подушку для дороги на торфяных и глиняных почвах. Чаще всего ее засыпают гравием или крупными камнями, затем выравнивают при помощи катка.
В процессе работ делают запроектированный уклон. Каменную засыпку дополнительно укрепляют цементным раствором. Чем толще получится основание, тем долговечнее будет дорога.
Монтаж опалубки
Для монтажа опалубки используют деревянные доски, высота которых равна уровню заливки смеси. По краю бетона устанавливают ребра жесткости. Все части опалубки обрабатывают специальными растворами, которые помогают быстро отсоединять доски от застывшего материала.
К древесным щитам предъявляются определенные требования по крепости. Если во время строительства задействуют специальную технику, то делают стальную опалубку, обладающую повышенной прочностью и долговечностью. В основе каждого элемента находится подошва с увеличенной устойчивостью к большой нагрузке.
Все секции опалубки должны быть выставлены в одну линию и надежно закреплены. Это условие является обязательным для дорог любых размеров.
Для предотвращения расширения и деформации полотна во время эксплуатации используют армирование металлической сеткой с размером ячеек 150 мм. Работу проводят в процессе заливки. Металлические элементы фиксируют от нижнего уровня на высоте 4 см, предварительно выровняв материал.
Укладка бетона
Укладку бетонного покрытия выполняют в один или несколько этапов. Раствор заливают по периметру. В несколько этапов выполняют процесс, когда проводят армирование.
Бетон быстро затвердевает, поэтому его наносят максимально быстро, при этом сохраняя высокое качество работ. Иначе его эксплуатационные качества ухудшатся. Для заливки автомобильной магистрали используют только заводской бетон, который доставляют на строительную площадку тяжелой спецтехникой.
Основные правила укладки:
- бетон выгружают по 1 м3, затем выравнивают, чтобы получить одинаковую плотность;
- полотно выкладывают в 2 или 3 слоя;
- для уплотнения применяют вибрационное оборудование и специальные механизмы;
- к следующей площадке переходят только после того, как первая обработана.
Если выполняют армирование, то виброприбор размещают на 7 см выше верхнего края. Бетонный раствор используют подвижный и пластичный, но не жидкий. Иначе смесь начнет вытекать через опалубку и потеряет качество.
На готовое монолитное покрытие наносят текстуру, которая напоминает алмазную насечку. Процесс помогает делать поверхность шероховатой.
Нарезка и герметизация температурного шва
Важный этап обустройства дороги — нарезка деформационных швов. Их можно устанавливать после достижения плотности, равной 60%. При меньших показателях полотно не сможет выдержать вес специальной техники и оборудования.
Швы защищают дорогу от повреждений из-за температурного расширения, которое возникает во время сильных морозов. Для распиловки плиты применяют специальные инструменты. Дистанцию между зонами делают согласно проекту. Чаще всего толщину монолита умножают на 30.
Уход
Чтобы защитить монолитное полотно от преждевременного разрушения:
- дорогу для общего пользования открывают не ранее, чем через 28 суток после заливки, так как раствор должен набрать заводскую прочность;
- полотно обрабатывают полимерами, которые создают водонепроницаемую пленку и предотвращают деформацию;
- при возникновении трещин небольшое разрушение заделывают шпатлевкой, крупное — бетонным раствором;
- при появлении разломов снимают весь участок (проблема чаще всего возникает, когда не хватает уплотнения).
При обработке дороги полимерами сцепление колес автомобилей с полотном ухудшается, так как снижается шероховатость. Поэтому на скоростных автомагистралях их используют редко.
Еще один способ профилактики разрушения монолитного полотна — укладка слоя износа. Это значит, что на готовую поверхность наносят асфальт. Он помогает обеспечивать сцепление колес с покрытием и увеличивает срок эксплуатации дороги в несколько раз. Кроме того, стоимость ремонта асфальтобетонного покрытия обходится гораздо дешевле.
Требования к качеству
Качество монолитной дороги регламентирует стандарт СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги». Согласно документу, строительная компания должна соблюдать требования:
- Обеспечивать устойчивость к значительным и постоянным механическим нагрузкам. Точное значение определяют в каждом случае индивидуально, учитывая свойства полотна.
- Исключать возможность появления трещин в результате интенсивного использования дороги и сразу после заливки материала. Для этого строго соблюдают технологию монтажа и правильно подбирают соотношение компонентов в бетонной смеси.
- Обеспечивать неуязвимость к действию химических сред и водостойкость. Строительство автомобильной магистрали происходит на разном по качеству грунте и рельефе. Поэтому дорогу защищают от разрушительного действия воды и делают хорошую дренажную систему. Иначе полотно деформируется и станет непригодным для эксплуатации.
Обязательно соблюдают пропорции приготовления раствора для обеспечения максимального качества возводимого покрытия. Монолитная дорога, изготовленная в соответствии со стандартами, выдерживает повышенные нагрузки и не деформируется при увеличенном транспортном потоке.
Транспортировка бетонного раствора
К месту укладки раствор доставляют разные спецсредства. Бетонную смесь подают:
- вагонеткой по колейным путям;
- ленточным транспортером;
- бункером;
- автосамосвалом;
- бадьей по канатной дороге, если строительство проходит в горной местности;
- бетононасосом.
Чаще всего при строительстве монолитного основания для дороги и аэродромного покрытия используют автосамосвалы. Доставляют раствор к месту работ быстро, так как необходимо успеть произвести укладку, уплотнение и отделку до момента схватывания. Требуемые работы выполняют чаще всего в течение двух часов.
Скорость схватывания раствора зависит от температуры воздуха. После приготовления смесь необходимо доставить к месту строительства при:
- 20°-30°С — в течение 30 мин;
- 10°-20°С — не позже, чем через 60 мин;
- 5°-10°С — в течение 120 минут.
У каждого транспортного средства, которое доставляет бетонную смесь, должен быть сопроводительный паспорт (карточка). В документе работник, несущий ответственность за выпуск раствора, указывает:
- время приготовления;
- осадку конуса (подвижности смеси);
- марку цементобетона;
- место укладки.
По паспорту осуществляют контроль продолжительности транспортировки и соответствия марки доставленного цементобетонного раствора, предъявляемым требованиям. Если транспортное средство слишком долго было в пути, и видно, что за оставшееся время специалисты не успеют выполнить комплекс работ, то бетон для укладки полотна не используют. Его отправляют на второстепенные объекты.
Наиболее трудные и энергоемкие процессы при монолитных работах механизированы. Если объект значительно удален от основной базы, то их выполняют вручную. Ориентируясь на принятую технологию и вид сооружения, применяют бетоноукладчик или бетонораздатчик.
Процесс изготовления монолитных плит
Процесс изготовления монолитных плит включает:
- подготовку форм необходимых размеров или выставление опалубочных щитов;
- монтаж арматурного каркаса для улучшения прочности плит;
- заливку бетонной смеси, которую сразу же трамбуют для удаления пузырей воздуха;
- снятие опалубки после застывания раствора.
Готовые плиты оставляют на несколько дней, для набора требуемой прочности.
Где применяют бетонное покрытие
Монолитное покрытие используют для строительства:
- дорог различного типа;
- автомагистралей;
- взлетно-посадочных полос аэродромов;
- разгрузочных площадок в портах;
- причалов;
- прибрежных дорог и набережных;
- тротуаров;
- железнодорожных платформ;
- автобусных остановок.
Используемый в процессе строительства раствор содержит современные добавки, которые повышают плотность, водостойкость, прочность и морозоустойчивость покрытия.
Пластификатор
При строительстве монолитной дороги в раствор добавляют пластификаторы, которые помогают ускорять набор прочности материала. Их применение:
- Повышает подвижность, растекаемость и удобоукладываемость смеси, что приводит к снижению трудозатрат при укладке. В результате получается плотный бетон, в котором образуется меньшее количество пор.
- Обеспечивает удобство при работе с густоармированной конструкцией.
- Увеличивает долговечность бетона и ускоряет набор прочности.
- Предотвращает расслаивание смеси, так как пластификаторы обладают водоредуцирующими свойствами.
- Помогает экономить 10% цемента, что в процессе дорожного строительства составляет огромные суммы.
Пластификаторы продаются в удобной для дозирования форме. Их добавляют в бетон в жидком виде.
Успех проводимых работ
Чтобы строительство монолитной дороги прошло успешно, необходимо:
- Перед началом проведения основных работ произвести пробную укладку. Процесс помогает проверить производительность механизмов и работ, подобрать состав отряда катков, оценить качество и однородность полученной бетонной поверхности.
- Убедиться, что бетонную смесь выпускают на высокопроизводительном бетонном узле. Это позволит обеспечить непрерывную работу специальной техники при равномерной скорости и без остановок, что исключает появление неровностей.
- Рассчитать необходимое количество самосвалов, учитывая производительность растворно-бетонного узла, объема кузова автотранспорта, климатических условий, расстояние транспортировки материала и времени суток. Нельзя, чтобы техника простаивала, ожидая разгрузки.
- Исключить расслоение бетонной смеси при загрузке и выгрузке самосвалов. Поэтому кузов заполняют равномерно, а для укладки используют перегружатели.
- Предохранять раствор от высыхания, укрывая и доставляя материал по графику.
Процесс уплотнения смеси начинают сразу после укладки и завершают в течение часа после того, как бетонная смесь приготовлена. Нарезку швов сжатия производят, когда бетон достигает необходимой прочности, чтобы исключить выкрашивание кромок.
Монолитное покрытие дорог — это прочное и долговечное основание, которое требует минимальных затрат на ремонт и содержание. Появившиеся трещины необходимо сразу же заделывать, иначе они увеличатся в размерах, и придется снимать весь участок монолитного полотна.
Строить без простоя
Противоморозные добавки в бетон помогают ему затвердеть при отрицательных температурах воздуха. Эффективность их действия во многом зависит от соблюдения технологии их применения.
Строительство в зимний период имеет ряд особенностей. В значительной степени это касается работ по возведению конструкций зданий из монолитного бетона. Чем ниже температура воздуха, тем медленнее будет происходить отвердевание. При этом присутствующая в материале вода при замерзании превращается в лед и после оттаивания разрушает структуру бетона. Существует несколько способов ускорения затвердения и сохранения прочности материала, которые в своей работе задействуют застройщики.
Без оглядки на сезон
Директор проекта «Северная долина» компании «Главстрой-СПб» Дмитрий Калинин рассказывает, что основные особенности строительства в холодный период связаны с производством «мокрых» процессов, проведением отделочных, монолитных работ. В этом случае помогают проверенные решения, например, прогрев бетона и применение морозостойких сертифицированных добавок. Также современные технологии позволяют без снижения качества работать зимой на кровле. «Кроме того, чтобы выдерживать высокие темпы строительства в зимний период, мы используем мобильные котельные, которые обеспечивают полноценное теплоснабжение строящихся зданий. Они подключаются к внутренним инженерным сетям и отапливают весь корпус, позволяя активно вести отделочные, электротехнические и другие виды работ без оглядки на сезон», – отмечает он.
По словам руководителя НТЦ «Полипласт Северо-Запад» Игоря Коваля, строительные работы в зимний период, как правило, обходятся заметно дороже. Например, в советское время был нормативно установлен повышающий коэффициент 1,2, так что удешевиться в холодный период вряд ли получится. В ряде стран мира зимой бетонные работы не ведут, в том числе и по причине их удорожания. В наших современных условиях главное – определиться, какой метод выдерживания бетона до получения необходимой прочности принимается. От этого будут зависеть виды используемых противоморозных добавок (ПМД) и их необходимое количество.
Соблюдая правила
Специалисты отмечают, что подготовка бетонной смеси в зимний период должна идти со строгим соблюдением всех технологических правил. В частности, и при использовании противоморозных добавок.
Руководитель направления «Добавки в бетон» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Василий Шрамко подчеркивает, что, производя заливку бетона, необходимо не допускать замерзания свежеуложенной смеси в опалубке. По окончании заливки необходимо обеспечить уход за конструкцией до достижения ею минимальной прочности, при которой допускается замораживание (консервация) до наступления положительной температуры окружающей среды и возобновления кинетики набора прочности.
По словам эксперта, замораживание свежеуложенной бетонной смеси без противоморозных добавок крайне негативно сказывается на конечной прочности конструктива, вплоть до полного разрушения бетонного камня. Согласно СП 70.13330.2012 (п. 5.11), бетонирование в зимний период осуществляется способом термоса или ускоренного термоса в комбинации с электротермообработкой. Цель бетонирования данным способом заключается в обеспечении бетонной конструкции не менее 30% от марочной прочности и не менее 20% прочности при условии применения противоморозных добавок с последующим замораживанием конструктива. Согласно ТР 80-98 (п.1.4), бетон, подвергшийся консервации путем замораживания, при наступлении положительной среднесуточной температуры в период 28 суток добирает недостающую прочность.
Сегодня, как поясняет Игорь Коваль, противоморозных добавок, по ГОСТ 26633-2015 ограниченных величиной 5% от массы цемента и позволяющих уверенно твердеть бетону при температуре внутри него ниже –5–7 °С, не существует. «Поэтому большинство таких добавок предназначено исключительно для предотвращения процессов подмораживания смеси до начала ее активного прогрева различными методами: греющие провода, электроды, управляемые «тепляки», «термосы». Подобного рода добавок достаточно много у всех, и дозировки их, как правило, небольшие или умеренные, в пределах 0,5–1,5% от массы цемента по товарным продуктам. В связи с этим применение противоморозных добавок должно быть связано с ожидаемыми значениями: температурой окружающей среды и методом прогрева конструкции. В отдельных случаях возможно производство бетонных работ без их применения вообще», – отмечает эксперт.
Мнение
Игорь Коваль, руководитель НТЦ «Полипласт Северо-Запад»:
– Среди добавок от «Полипласт Северо-Запад» рекомендуем комплексные «Криопласт ПК» в премиум-сегменте, «Криопласт Альфа» в сегменте бюджетных добавок и неплохую линейку чистых антифризов «Криопласт 30», «Полипласт Норд», совместимых со всеми видами пластификаторов. Следует также отметить, что наша компания принципиально заботится о клиентах и не использует в ПМД приводящие к коррозии арматуры в бетоне, хотя и весьма дешевые, противоморозные добавки на основе хлоридов кальция и натрия.
Антон Ружило, федеральный технический специалист направления «Добавки в бетон» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ:
– Бетонирование в зимний период – достаточно сложный и ответственный этап строительства, требующий комплексного подхода и соблюдения всех требований к производству, транспортировке, укладке бетонной смеси и последующему уходу за конструктивом, а противоморозная «химия» является неотъемлемой частью данного процесса. Принцип работы противоморозных добавок Технониколь линейки ICE заключается в предотвращении замерзания воды, входящей в состав бетонной смеси при ее укладке, что особенно актуально в случае бетонирования плиты перекрытия большой площади. Поскольку заливка таких конструкций занимает довольно длительный период времени (зачастую более 15 часов), а обеспечение укрытия и прогрева, как правило, возможно только по окончании бетонирования, – температура бетонной смеси местами может опускаться ниже 0 °С. Противоморозные добавки Технониколь ICE позволяют в данном случае благополучно закончить процесс бетонирования и обеспечить уход за конструкцией без потери прочностных свойств.
BIM: переходим от слов к делу
Пока некоторые скептически говорят о проблемах с внедрением BIM-технологий, другие уже используют их на практике. Причем не зарубежные, а отечественные разработки. В Санкт-Петербурге состоялась конференция «BIM: от слов к делу. Renga в руках проектировщиков», на которой опытом внедрения технологии информационного моделирования поделились пользователи BIM-системы Renga из разных городов России.
Открывая конференцию, директор «АСКОН Северо-Запад» Илья Янсон подчеркнул важность практических шагов в использовании BIM и предложил участникам конференции убедиться в преимуществах Rengа, выполнив при поддержке специалистов «АСКОН» за три дня первый проект в Rengа, чтобы не на словах, а на деле оценить выгоды применения первой российской BIM-системы.
Заместитель генерального директора Renga Software Максим Нечипоренко представил российскую BIM-систему Renga, рассказав о ее возможностях и планах по развитию. «Три года назад, когда только вышел первый релиз Renga, о системе можно было легко рассказать за 30 минут. Сейчас ее функциональные возможности настолько увеличились, что полноценно представить систему за отведенное мне на доклад время невозможно. Теперь Renga закрывает задачи не только архитекторов и конструкторов, но и инженеров по внутренним сетям, позволяя им проектировать системы водоснабжения и водоотведения, отопления и ИТП, а уже в скором времени – и электричество с вентиляцией. Но лучшее подтверждение эффективности работы системы – это выполненные в ней проекты. И сегодня их представят наши пользователи», – подытожил эксперт.
Генеральный директор ОАО «ПензТИСИЗ» Валерий Алмаметов представил архитектурный проект жилого комплекса «Дуэт», спроектированный в BIM-системе Renga.
Ведущий инженер ООО «Градпромпроект» Юрий Пименов рассказал о создании здания промышленного назначения из металлокаркаса и применяемых конструктивных решениях. Проектировщик ПАО «Уралпромпроект» Вероника Егорова представила комплексный проект реконструкции здания «Уралпромпроекта», в котором были решены и архитектурные, и конструктивные задачи, и даже спроектированы внутренние инженерные сети.
Генеральный директор ПСК «АрхСтандарт» Станислав Щербатенко презентовал первый BIM-проект, выполненный компанией в BIM-системе Renga, который уже строится, – многоквартирный жилой дом в городе Королёв (Московская область). По его словам, специалисты компании легко освоили Renga, создали информационную модель жилого дома из сборного железобетона, получили чертежную документацию и убедились, что наглядность, которую обеспечивает 3D-проектирование, позволяет избежать неточностей при проектировании. Также, за счет наглядности 3D-модели, удалось выявить некоторые ошибки, допущенные на предварительном этапе при работе в AutoCAD. «Рабочий файл модели имеет размер всего около 2,5 Мб. Итоговая модель содержит 150 типоразмеров панелей. Только сборные конструкции здания составляют более 12 тыс. элементов. Информационная модель передана на стройку. Строительство здания уже идет полным ходом и должно быть закончено к концу этого года», – заключил он.
Во второй части конференции состоялся круглый стол, где Renga Software и другие российские разработчики (компании «АСКОН», SCAD Soft и «ЛИРА-Сервис»), а также компания Uponor дали практические советы, как начать использовать BIM-технологии на практике. На круглом столе были рассмотрены и камни преткновения при внедрении BIM.
В частности, был затронут вопрос законодательной базы. «Законодательство пока еще не готово к полному переходу на использование BIM. До сих пор сохраняется ряд сдерживающих факторов, но, к счастью, многие из них постепенно уходят в прошлое», – отметил Максим Нечипоренко.
Он напомнил, что в рамках исполнения поручения Президента о переходе на информационное моделирование велась разработка ряда сводов правил и ГОСТ, но не было концептуального документа, который бы описывал общие цели и задачи государства в этом вопросе. «Но в этом году ситуация изменилась, и концепция была разработана. При этом был внесен ряд поправок в Градостроительный кодекс РФ, и, самое главное, в нем, наконец, появилось понятие «информационная модель». Теперь появилась очень серьезная основа для дальнейшего формирования законодательной и нормативной базы по вопросам применения BIM-технологий в строительной отрасли, а также для массового перехода к их использованию», – отметил эксперт.
По словам Максима Нечипоренко, концепция включает порядок прохождения изменений и выработки всей необходимой нормативной документации к 2024 году, после чего использование информационных моделей должно стать всеобщим и обязательным для стройки в рамках государственного заказа. «Идущая сейчас разработка необходимых сводов правил и ГОСТов сталкивается с серьезными сложностями. Несмотря на этого, уже готово порядка 20 таких документов и еще столько же находятся в работе. Ориентировочно они будут утверждены в точение 2020–2021 годов», – сообщил он.
К позитивным моментам специалист также отнес то, что ряд ведомств Госстройнадзора, в частности, государственные экспертизы в Москве, Петербурге и Екатеринбурге, не дожидаясь принятия всей необходимой документации на федеральном уровне, начали, в экспериментальном порядке, принимать проекты в виде информационных моделей. «Это говорит о том, что переход от слов к делу, который стал основным посылом нашей конференции, уже происходит и на уровне государственных органов», – резюмировал Максим Нечипоренко.