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.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
Выход на фасад
По мнению экспертов, отмена технических свидетельств оценки качества фасадных штукатурных теплоизоляционных систем поможет снизить входные барьеры для новых игроков рынка и ускорит его дальнейшее развитие.
Минстрой России отменяет необходимость получения технических свидетельств оценки пригодности систем фасадных теплоизоляционных композиционных с наружными штукатурными слоями (СФТК). В ведомстве считают эту процедуру избыточной и устаревшей. Чиновники считают: действующих нормативных требований к СФТК достаточно для производства качественной продукции.
Напомним, СФТК также называют системой «мокрый фасад». Теплоизоляционный материал скрывается за штукатуркой и монтируется клеем, т. е. «мокрым» путем. В настоящее время данная технология активно применяется как в массовом, так и индивидуальном строительстве.
Запрос бизнеса
По словам председателя комитета по строительству организации «Деловая Россия» Владимира Кошелева, институт выдачи технических свидетельств был введен еще в 1998 году. «Индустрия промышленности строительных материалов в течение последних 20 лет не стояла на месте, появились качественно новые высокотехнологичные материалы и конструкции. Рынок диктует необходимость серьезной конкурентной борьбы за потребителя, и работа Минстроя по изменению нормативной документации отвечает запросам бизнеса. Вместе с тем нельзя забывать, что любые действия, касающиеся надежности и безопасности, должны быть четко выверены, и не должны оставлять ни малейшего шанса для маневра недобросовестным игрокам рынка», – считает он.
Как отмечает Кирилл Иванов, председатель координационного совета РАПЭКС (Российская ассоциация производителей теплоизоляционных материалов из экструдированного пенополистирола), это решение Минстроя РФ вполне оправданно в рамках государственной программы снижения входных барьеров для новых игроков строительного рынка. Более того, Ассоциация производителей и поставщиков фасадных систем АНФАС проделала большую работу по созданию стандартов, регламентирующих устройство фасадов. Теперь и подрядчики, и регулирующие органы имеют полную техническую базу для оценки качества той или иной системы.
Продолжать тренд
По мнению экспертов, получение технических свидетельств скорее необходимо для конструкций из новых материалов, ранее не применявшихся в строительстве. Присутствующие на рынке строительные материалы нуждаются в дальнейшем снижении избыточных регулятивных мер. Кроме того, считают специалисты, необходимо менять и некоторые действующие СНиПы и СП.
По словам Кирилла Иванова, в каждой области строительства есть требования, которые в той или иной степени избыточны. «В нашей стране строгость законов часто компенсируется их неисполнением. Поэтому в Ассоциации РАПЭКС считают, что нужно идти двумя путями: добиваться исполнения принятых стандартов и технических решений и параллельно менять требования, которые улучшат качество и надежность строительных работ. Так, например, мы хотим пересмотреть нормативные значения термического сопротивления конструкций в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Исследование Сергея Крышова, начальника отдела экспертиз зданий и сооружений на соответствие теплотехническим и акустическим требованиям «Центра экспертиз, исследований и испытаний в строительстве» (ГБУ «ЦЭИИС»), показывает, что часть зданий и сооружений, построенных в Москве, не соответствуют существующим нормативным требованиям. Поэтому нужно требовать от строителей исполнения действующих стандартов и разрабатывать новые требования по энергоэффективности, с прицелом на будущее»,– резюмирует Кирилл Иванов.
Руководитель направления «Стандартизация и сертификация» корпорации «Технониколь» Сергей Колдашев отмечает, что строительная отрасль в России довольно консервативна. В некоторых сегментах специалистам до сих пор приходится руководствоваться нормами, принятыми еще в советское время. Нужно признать, что к настоящему моменту большой фонд Сводов правил уже обновился, некоторые из них даже дважды. Однако в Постановлении Правительства РФ от 26 декабря 2014 года № 1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил)», в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», до сих пор находятся документы, выпущенные до 2011 года. «Для отрасли, на наш взгляд, большое значение имеет обновление прежде всего этого постановления, с указанием актуальных на сегодня Сводов правил. Иначе сегодня проектировщики вынуждены применять устаревшие нормы проектирования. В целом же работа по модернизации СНиПов идет полным ходом, это процесс не прекращается, в этом смысле ситуация скорее позитивная», – подчеркнул эксперт.
Мнение
Кирилл Иванов, председатель координационного совета РАПЭКС:
– Важно обращать внимание не только на качество исходных материалов, но и на качество проводимых работ. Так было всегда. СФТК – сложная система, в которой каждый компонент играет важную роль в обеспечении надежности всего фасада. Качественная теплоизоляция заявленной плотности, качественные штукатурные составы с заявленной адгезией, квалифицированное выполнение монтажа – вот основные факторы долговечности штукатурного фасада. Особое внимание Ассоциация РАПЭКС уделяет СФТК в зоне цоколя и первых этажей. Очевидно, что к теплоизоляционному материалу, предназначенному для утепления данных ограждающих конструкций, должны предъявляться особо жесткие требования. Это продиктовано рисками переувлажнения первых и цокольных этажей. В процессе эксплуатации зданий влажностное состояние материалов непосредственно влияет на теплозащитные свойства ограждающих конструкций и на энергоэффективность применяемых систем теплоизоляции. Поэтому члены Ассоциации РАПЭКС, производители XPS-теплоизоляции на территории РФ, рекомендуют использовать в данной зоне экструдированный пенополистирол.