Асфальтирование
Чтобы дорожное полотно прослужило длительное время, оно сверху покрывается асфальтом, представляющим собой застывший специальный раствор. Данный процесс носит название асфальтирование. Как только покрытие затвердевает, образуется ровное твердое пластичное полотно, на котором длительное время не появляются трещины. Чтобы его качество соответствовало стандартам, все работы выполняются в точности с разработанной технологией. Каким образом проводится дорожное строительство, хорошо описано здесь.
Характеристика смеси
Существуют разные технологии изготовления раствора для укладки асфальта. При этом всегда основными компонентами являются битум, песок, щебень и добавки. Наиболее качественной технологией является изготовление литого асфальтобетона. В него входят те же составляющие, но к их качеству предъявляются повышенные требования.
Уложенный на поверхность раствор с течением времени затвердевает. В результате формируется цельное покрытие. Основное преимущество литого асфальтобетона — герметичность, поскольку затвердевшая поверхность не пропускает влагу. Это является очень важным моментом. Проникающая через микротрещины вода зимой превращается в лед. Многоразовое замораживание и оттаивание плохо сказываются на дорожном полотне.
Толщина укладываемого асфальта должна составлять от 80 мм. Если такое условие не будет выдержано, то от ударной нагрузки проезжающих автомобилей оно быстро придет в негодность. При полном соблюдении технологии время эксплуатации асфальтобетона может достигать 9 лет. За этот период величина износа полотна может достигать 6 мм, что не выходит за пределы допуска. Если асфальтирование ведется в ответственных местах, то иногда следует укладывать два слоя раствора. Постепенно они спекаются между собой, формируя цельное соединение.
Составляющие раствора
Основным связующим звеном всех составляющих асфальтобетонной смеси является битум. Без этого компонента застывший раствор не будет обладать характеристиками, присущими асфальту. Получится обычный бетон, не обладающий пластичностью. Кроме битума асфальтобетонный раствор состоит еще из следующих веществ:
- песка;
- щебня;
- добавок.
Процентное содержание всех компонентов в каждом конкретном случае может меняться. Это зависит от степени нагрузки на асфальтируемую территорию.
Битум
Связка всех компонентов раствора обеспечивается присутствием битума. Это вязкий материал, который еще носит название мазут. Получается он искусственным путем методом перегонки нефти. В процессе проведения крекинга мазут является конечным продуктом. Получаемый битум бывает множества разновидностей. Каждый материал имеет свой класс и маркировку. Все эти параметры отражаются в ГОСТ 22245-90. С учетом уровня асфальтируемой дороги подбирается соответствующего качества и битум. В первую очередь здесь учитываются климатические условия региона, поскольку в сильные морозы нагрузка на покрытие резко возрастает.
Задача битума состоит в обволакивании твердых частиц раствора с последующим их удержанием в связке. От этого во многом зависит стойкость и пластичность будущего асфальта.
Если процедура укладки раствора проводится в морозную погоду, то в битум добавляется растворитель, который носит название эмульгатор. В результате у раствора появляется морозоустойчивость. Особенностью эмульгатора является его способность растворяться в воде с последующим испарением. В конечном итоге он удаляется из застывшего асфальта, но нужные характеристики у покрытия сохраняются.
Песок и щебень
При создании асфальта подбору песка уделяется серьезное внимание. Особенно это касается тех случаев, когда ведется укладка литого асфальта. Чтобы обеспечить песку нужные характеристики, он изготавливается искусственно. Происходит это путем измельчения твердых камней горных пород. Также исходным сырьем может служить отсев.
Допустимо применение песка естественного происхождения, но при условии, что он будет отвечать всем необходимым характеристикам. В первую очередь обращается внимание на его чистоту и полное отсутствие в нем грязи. Также все элементы фракции должны быть одинакового размера. Эти условия зафиксированы в нормативных документах, на которых ведется ориентирование при проверке качества песка.
Щебень относится к более крупной составляющей. Изготавливается он из морозостойких горных пород, прочность которых составляет 120 МПа. При выполнении этих условий уложенный асфальтобетон способен выдерживать около 50 циклов заморозок и оттаиваний.
Также щебень может изготавливаться из доменного шлака прочностью 80-100 МПа. Во время проверки щебня уделяется внимание конфигурации его зерен. Каждое из них должно иметь форму тетраэдра с острыми кромками или куба. Количество плоских составляющих может быть не более 15% от общей массы. При отсутствии щебня его часто заменяют гравием. Однако перед применением с ним проводится дробление. Делается это с целью формирования у зерен острых кромок.
Добавки
Обязательным условием высокого качества асфальтобетона является наличие добавок. Это могут быть различные целлюлозные волокна, повышающие пластичные свойства покрытия.
При изготовлении литого асфальта в качестве добавочной составляющей используется минеральный порошок, задача которого состоит в связке между собой щебня и песка. Кроме того, он взаимодействует с битумом, повышая у конечного продукта гидрофильность. Это достигается путем набухания мельчайших частиц порошка во время контакта с битумом.
Изготавливается минеральный порошок из доломитов или известковых шлаков. Также допускается применять доменные отходы или заменители другого типа, к которым относится топливная зола.
После укладки литого асфальта его поверхность подвергается чернению. Для этого используется щебень, который изготавливается в специальном оборудовании, где он перемешивается с вяжущим веществом. Необходимость чернения полотна состоит том, чтобы усилить контакт асфальтобетона с покрышками автомобилей.
Процесс производства раствора
Изготовление раствора для последующего асфальтирования проводится в следующем порядке:
- Песок смешивается со щебнем, и вместе они перемещаются с помощью транспортера в сушильный барабан для удаления влаги. После окончания сушки смесь в барабане подогревается до требуемой температуры.
- Доведенные до нужного состояния фракции поступают в смесительный барабан. Параллельно такая же процедура проводится с добавками, из которых также удаляется влага. Затем они транспортируются в смесительный барабан, где соединяются с песком и щебнем.
- Готовый раствор помещается в транспортное средство, которое доставляет их к месту укладки.
Если расстояние от точки изготовления асфальтобетона до рабочей территории небольшое, то в качестве транспортного средства могут использоваться самосвалы. Когда проводится укладка литого асфальтобетона, то для этой цели чаще используются кохеры. На таком оборудовании установлена специальная бочка, в которой смесь постоянно перемешивается и подогревается до требуемой температуры. В результате готовый раствор не теряет своих характеристик по мере транспортировки. Это очень важно для формирования качественного конечного покрытия.
Разновидности смесей
Производимые асфальтобетонные смеси разделяются на 5 типов:
- I тип. Изготавливаемый раствор используется для укладки на автомобильных трассах или мостах. Размеры щебня в такой смеси составляют 5-15 мм.
- II тип. Гранулы щебня здесь доходят до 20 мм. Доставка к месту работы ведется автотранспортом, покрытым защитным тентом. Такой раствор после укладки нуждается в виброуплотнении.
- III тип. Это особый вид раствора, который используется для асфальтирования аэродромов. Размер гранул щебня составляет порядка 40 мм.
- IV тип. Здесь фракция щебня не превышает размеры 5 мм, поэтому такое покрытие применяется в неответственных местах. Таким типом смеси покрываются пешеходные дорожки или полы в квартире.
- V тип. Максимальная величина гранул щебня составляет 20 мм. Основное применение такого типа раствора — для покрытия асфальтобетоном пространства между рельсами трамвайных путей.
Каждый тип смесей используется для укладки на конкретных участках территории.
Используемое оборудование
Для качественного нанесения покрытия применяется специализированное оборудование. В первую очередь это касается укладки литого асфальтобетона. Для работы используют следующие агрегаты:
- Кохеры. Такая техника в основном требуется для перевозки литого асфальтобетона, чтобы он не потерял в процессе транспортировки своих параметров. Для этого сверху устанавливается бочка объемом от 500 до 12000 л. В процессе движения она вращается. Это обеспечивает постоянное перемешивание раствора, чтобы он в дороге не схватился. Кроме того, смесь подогревается для поддержания нужной температуры.
- Гудронаторы. Это тоже автомобили с бочками, из которых удобно вести разлив смеси для укладки на дорогу.
- Асфальтоукладчики. У данного оборудования присутствует жаростойкая резина, выдерживающая высокую температуру. Скорость движения алфальтоукладчика во время работы составляет 3 м/мин.
- Рециклеры. На машине установлена вращающаяся бочка, а смесь в ней перемешивается с помощью имеющихся лопаток. Здесь также предусмотрен ее подогрев.
- Автомобили-ремонтеры. Данные транспортные средства относятся к универсальному оборудованию, поскольку с их помощью ведется не только доставка смеси к месту работы, а и укладка.
Иногда для работы привлекаются финишеры. Обычно в них необходимость возникает при укладке асфальтобетона на железнодорожных мостах. Более подробно об особенностях работы спецтехники при формировании дорожного покрытия мы писали здесь.
Этапы асфальтирования
Где бы ни планировалась ведение асфальтирования, такая работа требует составления проекта. В нем утверждается подготовка всех необходимых материалов и планируемые работы. В случае необходимости проводятся геологические исследования местности с целью изучения рельефа и климатических условий. В подготовленных чертежах указывается конструкция будущего дорожного пирога. Асфальтирование относится к сложному процессу, который совершается в несколько этапов.
Подготовка основания
После составления плана непосредственно на месте начинается разработка территории. При необходимости ведется снос строений и вырубка растительности. Иногда процедура включает в себя выемку слоя почвы. Для этой цели часто используется специальное фрезерное оборудование. С его помощью проводится выравнивание участков для устранения существующих перепадов.
Затем подготовленное основание грунтуется. Для этого оно обрабатывается битумной эмульсией. В некоторых случаях укладка асфальтобетона ведется на старое покрытие. Если оно сохранилось в хорошем состоянии, то его можно использовать в качестве базы. Чаще всего так поступают тогда, когда старый слой представляет собой литой асфальтобетон. Такое покрытие обладает долговечностью, поэтому наличие в нем небольших трещин не является критичным. Они просто ремонтируются путем их расширения и последующей заливки раствором.
Чтобы не выйти за пределы размеченной территории, по краям дороги может устанавливаться деревянная опалубка. Ее высота должна соответствовать уровню будущего покрытия. Однако потребность в ней отпадает при использовании колесно-рельсового укладчика.
Процедура укладки
После доставки горячей смеси она высыпается на место укладки вне зависимости от вида транспортного средства. Это может быть самосвал или кохер. В последнем случае снизу открывается люк, и под давлением вращающихся шнеков раствор вытекает из бочки. Основным условием является полная выработка всего горячего асфальтобетона на протяжении одной смены, поскольку смесь не может оставаться в кохере. Если такое допустить, то извлечь ее на следующий день будет невозможно.
После окончания рабочего дня устанавливается деревянный брус. На следующий день он убирается, и застывшее покрытие размягчается для хорошей стыковки с новой порцией разогретого асфальтобетона.
Когда работа ведется с обычным асфальтом, то разравнивание покрытия происходит с помощью дорожных катков. В этом отношении литой асфальт имеет серьезное преимущество, поскольку жидкая масса обладает текучестью, что исключает потребность применения катков. Сразу после застывания формируется необходимая плотность асфальтобетона. При этом в некоторых случаях допускается трамбовка раствора с помощью автоукладчика. Данный процесс происходит с применением вибротрамбовочного бруса, встроенным в оборудовании.
Поверхностная обработка
Чтобы затвердевшему покрытию обеспечить максимальную долговечность, оно дополнительно улучшается. Для обычного асфальта сверху укладывается дополнительный тонкий слой полотна не более 4 см толщиной. Такое покрытие бывает 3 видов:
- В виде жидкой битумоминеральной смеси. В ее состав кроме мазута входят песок и минеральный порошок. Такой раствор хорошо закупоривает все мелкие трещины и поры, защищая поверхность асфальта от проникновения внутрь влаги.
- В состав битумоминеральной смеси добавляйся щебень. Это обеспечивает покрытию лучшее сцепление с покрышками автомобиля.
- Укладывается слой износа. Это мелкозернистая асфальтобетонная смесь, имеющая высокие показатели прочности. Она составляет толщину до 2 см. После прохождения некоторого времени слой демонтируется, и на его место укладывается новый. При этом основное покрытие остается в целостности.
После укладки литого бетона его поверхность подвергается чернению, поскольку такое покрытие обеспечивает плохой контакт с шинами автомобиля. Для этого на поверхность укладывается черный щебень, который специально доставляется самосвалами на объект в горячем состоянии. Затем он втапливается в асфальтобетон, что обеспечивает покрытию повышенную шероховатость.
Последующий ремонт
С течением времени в асфальтированной дороге могут появляться выбоины. Чтобы не совершать демонтаж всего полотна, проводится ямочный ремонт. Такие дефекты следует как можно быстрее устранять потому, что изношенный участок будет постепенно разрастаться. С этой целью яма с помощью отбойного молотка расширяется.
Затем на обработанную поверхность подается под большим напором воздушная струя, чтобы устранить всю имеющуюся грязь. Для этой цели используется компрессор. Все боковые поверхности ямы обрабатываются битумной эмульсией. После этого в подготовленное отверстие заливается горячий раствор.
Во время проведения ямочного ремонта допускается присутствие небольшого количества влаги, поскольку раствор хорошо сцепляется с основанием дороги. Однако нельзя допускать присутствия объемных луж. Связано это с тем, что после их высыхания будут формироваться пузырьки пара, что негативно скажется на внутренней структуре асфальтобетона.
Итого, процесс асфальтирования позволяет любому участку территории приобрести необходимую гладкость, прочность и эластичность. Это создает удобство для перемещения автомобилей. В процессе укладки покрытия необходимо строго придерживаться разработанной технологии. Только в этом случае полотно может послужить длительное время.
Струйная цементация грунтов. Современные геотехнологии в решении сложных задач освоения подземного пространства
По оценке экспертов, в инженерно-геологическом отношении территория Петербурга весьма непростая и потребность в закреплении грунтов при новом строительстве и реконструкции зданий достаточно высока. Многое, конечно, зависит от особенностей конкретной площадки и поставленных текущих задач, но специалисты рекомендуют при работе с грунтами и фундаментами обращаться к технологии струйной цементации (jet grouting). В частности, она уже была задействована на таких городских объектах, как Западный скоростной диаметр, (ЗСД), станция метро «Адмиралтейская», новое здание Мариинского театра и т.д.
Впрочем, струйная цементация грунтов сейчас при реализации сложных проектов активно используется не только в Петербурге, но и в Москве и в других городах. Кроме того, технологию начинают применять и в массовом строительстве, так как она, в ряде случаев, более целесообразна, чем создание свайного фундамента из забивных или буронабивных свай.
Выбирая эффективность
Сущность технологии jet grouting, рассказывает Дмитрий Малинин, технический директор ООО «СК «ИнжПроектСтрой» (входит в группу компаний Malinin group), заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивания раствора с грунтом. Струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов: от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов, практический во всех климатических условиях. При этом достигается высокая скорость сооружения грунтоцементных свай; сохраняется возможность работы в стесненных условиях; отсутствует динамическое воздействие на фундаменты близко расположенных зданий.
«Для закрепления грунтов на большой площади и при отсутствии окружающей застройки эффективнее применять двухкомпонентную технологию Jet2 (цементная смесь + воздух), это снизит стоимость работ и ускорит сроки их выполнения. Однако, в случаях, когда деформация оснований существующих конструкций недопустима, следует использовать технологию Jet1 (цементная смесь), т.к. однокомпонентная технология не приводит к значительному подъему поверхности окружающего грунта»,- подчеркнул он.
По словам руководителя проектов АО «Нью граунд» Светланы Рубцовой, струйная цементации грунта позволяет значительно упростить процесс строительства на нестабильных, обводненных и нарушенных породах и может использоваться практически в любых грунтах, от мелкодисперсных до глинистых. «Данная технология позволяет, - добавляет эксперт, - открыть новые перспективы в строительстве на участках со сложными геологическими условиями, решая ряд серьезных проблем, связанных с безопасностью существующего или будущего сооружения. Струйная цементация грунта используется для улучшения прочностных, противофильтрационных и деформационных характеристик в пределах пятна застройки новых зданий, используется при создании противофильтрационных завес, при укреплении откосов и склонов, при строительстве дорог и при реконструкции зданий. При этом работы могут выполняться в стесненных условиях плотной городской застройки».
Без технологии струйной цементации невозможно осваивать подземное пространство исторического мегаполиса, считает генеральный директор института «Геореконструкция» Алексей Шашкин. «Именно поэтому мы приняли активное участие в создании норм, посвященных этой тематике (СП 291.1325800.2017). Уникальность технологии заключается в том, что она позволяет сформировать конструкцию в грунте до откопки. Эта конструкция по своим механическим свойствам на два порядка лучше грунта, но на порядок хуже бетона. Поэтому при проектировании следует руководствоваться простыми правилами: бетон не работает на растяжение и изгиб – закрепленный грунт тем более. Там, где не сработает бетон, бесполезен и грунтоцемент», - уверен он.
Важный фактор
Качество проведения струйной цементации во многом зависит от используемого оборудования. Одно из преимуществ технологии – возможность выполнения работ малогабаритными буровыми машинами, в том числе в условиях ограниченного пространства.
«Jet grouting относится к специальным работам, когда невозможно применение традиционных технологий или при выполнении аварийных и контраварийных работ в строительстве. В последние годы новых компаний в данной отрасли практически не встречается, как правило, это уже опытные игроки, освоившие технологию еще в начале 2000-х годов. Выбор одно- или двух компонентной технологии струйной цементации определяется проектировщиком исходя из физико-механических свойств грунта и типа сооружения (противофильтрационная завеса, укрепление основания и т.д.) Трехкомпонентная система в России не встречается. При выборе данного оборудования одним из основных критериев является длина мачты, т.к. при формировании грунтоцементой сваи желателен непрерывный подъем бурового става», - отмечает специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру» Игорь Мурашов.
В прошлом году, добавляет представитель компании-производителя спецоборудования, XCMG выпустила модель буровой XMZ120A для выполнения работ по струйной цементации с глубиной бурения в один проход 15,4 м. А в этом году модельный ряд пополнился компактной буровой установкой XMZ90. Габаритные размеры этой машины позволяют работать внутри тоннелей и зданий. А опорно-поворотное устройство мачты позволяет позиционировать машину в любых труднодоступных местах.
Пермская школа
Эксперты подчеркивают, что кроме высокотехнологичного оборудования, конечно же, важен опыт и знания специалистов, которые будут проводить работы по укреплению грунтов и фундаментов по данной технологии. В настоящее время на рынке представлены ряд крупных компаний из Перми, которые реализовывают проекты по всей стране. К таковым, в том числе, относятся «ИнжПроектСтрой» и «Нью граунд».
По словам Алексея Шашкина, при реализации проектов «Геореконструкция» привлекала профессионалов, которым не надо рассказывать, какими должны быть кадровое обеспечение, парк спецтехники и как с нею работать. Таких подрядчиков удалось найти далеко за границами Петербурга – в Перми, где существует сильная геотехническая школа. Сегодня они «прописались» и на петербургских, и на московских объектах.
«По нашим проектам с их помощью созданы, например, подземные объемы под зданием бывшей кузни и корпусом 12 ансамбля «Новая Голландия» в Петербурге, под павильоном «Поволжье» ВДНХ в Москве. Под защитой распорного диска, образованного с помощью jet grouting ниже дна котлована по разработанному нами методу «жесткого контура», выполнены подземные сооружения в непосредственном примыкании к историческим зданиям, в том числе, на Загородном проспекте и Воскресенской набережной. При этом – что уникально для нашего города – осадки соседних зданий остались в рамках допустимых нормами значений», - подчеркнул глава института «Геореконструкция».
Подрядчик, выполняющий работы в области подземного строительства, должен обеспечивать комплексный подход к решению геотехнической задачи, считает Дмитрий Малинин. Он отметил, что в группе компаний Malinin group успешно реализован данный принцип. Мы обладаем необходимым опытом и знаниями для выполнения проектных работ, практического применения технологии струйной цементации, производства бурового оборудования и инструмента. Особенно интересен опыт компании совмещения технологий jet grouting c технологией deep-soil-n-mixing (DSM) и технологией устройства анкеров Атлант. А результате совмещения с последней получена новая технология АtlantJET для устройства грунтовых анкеров и свай повышенной несущей способности.
«Наша компания выполняла работы на таких значимых объектах как подземный межтерминальный переход в аэропорту Шереметьево, центр строительства крупнотоннажных морских сооружений в г. Мурманск, трасса гонок «Формула 1» и горная дорога к олимпийским объектам в Сочи, метрополитены в Москве, Екатеринбурге, Казани и Челябинске, усиление оснований под ёмкостями для хранения нефтепродуктов в Тель-Авиве (Израиль) и т.д», - сообщил Дмитрий Малинин.
Светлана Рубцова также рассказала о некоторых достижениях компании «Нью Граун». Она отметила, что с помощью метода струйной цементации за годы своего существования организация реализовала более 2 тыс. объектов, от реконструкции зданий культурного наследия до усиления причалов и плотин гидротехнических сооружений и создания новых территорий в акватории реки.
«Одним из последних крупных объектов, реализованных в 2020 году, стала подземная часть комплекса ТРК «Эспланада» в городе Перми. В самом центре города было организовано подземное пространство размерами и глубиной с пятиэтажный жилой дом. Вокруг него находятся высотные здания, дороги и трамвайные пути, инженерные сети целого района. Перед специалистами компании стояла задача придумать и воплотить такую конструкцию, которая бы позволила сохранить все это без изменений. Было получено и проанализировано большое количество геологических данных площадки; выполнено компьютерное моделирование всех этапов строительства и эксплуатации здания, для строительства использованы специальные технологии: «стена в грунте» и струйная цементация грунта, постоянно велся мониторинг технического состояния окружающей застройки, контроль работ выполнялся независимой специализированной организацией. В конечном итоге сложная инженерная задача была решена пермскими специалистами в короткие сроки и с высоким качеством», - подчеркнула Светлана Рубцова.
ТЕХНОБАРЬЕР — новая пароизоляционная мембрана премиум класса ТЕХНОНИКОЛЬ
Корпорация ТЕХНОНИКОЛЬ выпустила новую битумно-полимерную мембрану ТЕХНОБАРЬЕР.
Материал предназначен для устройства пароизоляции в конструкциях плоских крыш, выполненных по железобетонному основанию. Новая мембрана значительно увеличивает потенциал производства работ в течение года в различных климатических зонах — вплоть до минус 20 градусов. В случае возникновения перерыва в кровельных работах ТЕХНОБАРЬЕР может быть использован в качестве временной гидроизоляции строительных конструкций.
Материал получают путем двустороннего нанесения на стекловолокнистую основу, сдублированную с металлической фольгой, битумно-полимерного вяжущего с последующим нанесением на обе стороны полотна защитных слоев. С лицевой стороны это мелкозернистая посыпка, с нижней — легкоплавкая полимерная пленка с индикаторным рисунком.
Такая структура помогает решать широкий спектр задач. Благодаря фольге ТЕХНОБАРЬЕР отличается высоким сопротивлением паропроницаемости и может применяться на зданиях жилого, общественного и промышленного назначения с любым влажностным режимом.
Материал при наплавлении имеет хорошую адгезию с железобетонным основанием и надежно перекрывает возможные пути влагопереноса.
Мелкозернистая посыпка лицевой стороны позволяет приклеивать теплоизоляционные плиты непосредственно на пароизоляционный слой с применением различных клеевых составов: клея-пены, мастики холодного и горячего применения, горячего битума.
ТЕХНОБАРЬЕР — новая возможность устройства высокоэффективной плоской крыши в зданиях разного назначения, в системных и индивидуальных проектных решениях.
