Современное мостостроение в России
Мостостроение является одним из важнейших направлений инфраструктурного развития нашей страны. России нужны как дороги, так и современные надежные мосты, способные обеспечить безопасное и комфортное движение транспорта.
Сегодня отечественные архитекторы при строительстве мостов применяют новейшие инженерные решения, технологии и материалы. Их проекты становятся не просто функциональными элементами инфраструктуры, но и выглядят как настоящие произведения архитектурного искусства, украшающие облики российских городов.
Современные технологии возведения мостов
В сравнении с другими строительными отраслями мостостроение и по сей день остается одним из самых консервативных направлений. Это вызвано не столько отсутствием новшеств (они, безусловно, есть), сколько долгим согласованием, внедрением и проверкой любых новых решений. Безопасность по-прежнему стоит в приоритете.
Материалы
И все же положительные изменения есть. И в первую очередь они заметны в области используемых материалов.
Бетон
Еще 20 лет назад базовым стройматериалом являлся бетон. Он имел два неоспоримых преимущества: прочность и долговечность. Дополнительным бонусом шли универсальность, относительная дешевизна и низкие затраты на техническое обслуживание
Бетон может принимать различные формы, что позволяет реализовать любые архитектурные решения. Он до сих пор является одним из наиболее доступных строительных материалов в плане цены, особенно при наличии близлежащих источников сырья. И наконец, бетонные мосты требуют меньших затрат на ремонт и содержание, в сравнении с конструкциями из других материалов.
Главным недостатком материала является его тяжеловесность. Массивные бетонные мосты оказывают значительную нагрузку на грунт, что при определенных условиях усложняет их возведение. Например, при строительстве бетонного моста через реку для повышения судоходности нередко требуется увеличить длину пролетов между опорами. Именно вес конструкции становится основным препятствием для реализации этой идеи.
Сверхлегкий бетон
Сверхлегкий бетон — это специальный вид бетона, который обладает более низкой плотностью по сравнению с обычным бетоном. Благодаря этому существенно снижается нагрузка на фундаменты и опоры мостов.
Несмотря на низкую плотность, за счет применения специальных добавок и армирования сверхлегкий бетон обладает достаточно высокой прочностью на сжатие (до 60 МПа). То есть снижение общего веса конструкции происходит не за счет ущерба ее прочности.
Также стоит отметить устойчивость к воздействию агрессивных факторов окружающей среды. Легкий бетон коррозиестоек. К тому же малый вес материала значительно облегчает транспортировку и монтаж.
Нанокомпозиты
Нанокомпозитные материалы привлекают своими отличными эксплуатационными характеристиками. В чистом виде это добавки вроде молибдена и ванадия. При введении их в состав стальной арматуры они усиливают ее прочность, повышают стойкость к воздействию внешних температур.
Как известно, низкие температуры воздействуют на микроструктуру этого материала, делая его более хрупким. Добавление в состав нанокомпозитов решает эту проблему. Из такой стали изготавливается арматура, отдельные элементы моста, сварные конструкции.
Нанокомпозиты могут вводиться в состав бетона или использоваться в процессе сварки. Например, присадки, содержащие кальций и магний, уменьшают размер ферритных и цементитных фаз стали, делая соединение более прочным и долговечным
Стеклопластик
Стеклопластиковые конструкции значительно легче традиционных железобетонных или металлических аналогов. Это позволяет снижать нагрузки на мостовые опоры и фундаменты. К тому же стеклопластик устойчив к коррозии, старению, истиранию и внешним воздействиям.
Благодаря малому весу (менее 20% от веса железобетона) и модульной конструкции, стеклопластиковые элементы мостов легче транспортировать и собирать на объекте. Первый автомобильный мост из стеклопластика был возведен в России еще в 2014 году. С тех пор материал все чаще применяют в российском мостостроении в качестве альтернативы ряда железобетонных элементов.
Однако инновационными решениями изобилует не только материалы.
Префабрикация
Современные мостостроение все чаще использует метод префабрикации. Его суть заключается в переносе части строительных процессов на завод, где заранее изготавливаются конструкции или их отдельные части, которые затем доставляются на строительный объект.
Такой подход позволяет:
- сократить сроки строительства;
- повысить качество изготовления за счет использования сверхлегких материалов;
- снизить затраты;
- уменьшить зависимость от погодных условий (на сборку в заводских условиях не влияет погодный фактор);
- повысить безопасность (снижаются риски, связанные с работой строителей на высоте).
Именно использование новых композитных материалов предоставило возможность чаще использовать метод префабрикации. Уменьшение веса конструкций, узлов и отдельных мостовых элементов позволило обеспечить их последующую транспортировку к объекту, что в случае с железобетоном не представлялось возможным.
Чаще всего на заводах, собирают следующие виды префабрикатов:
- пролетные строения мостов;
- опоры и фундаменты;
- подпорные стены;
- парапеты и ограждения;
- дорожные плиты.
Использование метода префабрикации позволяет значительно повысить эффективность строительства мостовых сооружений.
Новейшая техника
Инновационные технологии мостостроения сложно представить без использования новейшей прогрессивной техники. Одним из таких примеров является гигантский мостоукладчик SLJ900/32.
Это уникальная китайская разработка, предназначенная для быстрого возведения больших мостовых пролетов. Мостоукладчик был создан компанией Wowjoint Machinery специально для проекта возведения группы мостов при строительстве дороге из Пекина в Монголию.
Вес машины — 580 тонн. Длина — 90 метров, высота — 9, а ширина — более 7. Мостоукладчик может осуществлять работу с бетонными блоками массой до 9 тысяч тонн. Его конструкция состоит из огромной самоходной стрелы, установленной на специальном шасси с 48 колесами. Стрела способна поворачиваться на 360 градусов.
Интересен и принцип работы мостоукладчика SLJ900/32:
- Предварительно на разных концах будущего моста устанавливаются опоры.
- Мостоукладчик подъезжает к началу пролета и поднимает с помощью стрелы огромные сборные секции моста весом до 1800 тонн.
- Аккуратно перемещая стрелу, мостоукладчик устанавливает эти секции на опоры, формируя пролет.
Таким образом, SLJ900/32 может сооружать мостовые пролеты длиной до 300 м.
Использование мостоукладчиков значительно сокращает время строительства моста, позволяет сэкономить на трудоресурсах, дает возможность возводить мостовые сооружения в труднодоступных районах. В России только присматриваются к использованию мостоукладчиков, производя все работы, связанные с возведением мостов традиционным методом с помощью кранов.
Новые методы мониторинга
Ключевым фактором, обеспечивающими безопасность и надежность мостов, является мониторинг процесса их возведения.
Для этого устанавливаются датчики для отслеживания деформаций, напряжений, нагрузок и вибрации, проводятся регулярные инспекции по оценке состояния ключевых элементов, контролируется воздействие внешних факторов.
В последние годы все чаще применяются БПЛА, которые позволяют получать визуальную информацию с труднодоступных или опасных для человека участков конструкции. Аппараты также используются для регулярной высокочастотной съемки, позволяющей отслеживать ход строительных работ и изменения в состоянии конструкций. На основе материала создаются 3D-модели и ортофотопланы, которые помогают строителям точно оценить геометрические параметры моста.
Применение БПЛА существенно повышает эффективность контроля за ходом строительства, обеспечивая высокую точность, безопасность и оперативность обследований.
Инновационные конструктивные решения
Если говорить о конструктивных решениях, то первое, что приходит на ум – это участившееся строительство висячих и вантовых мостов для больших пролетов.
Первые представляют собой конструкцию с основным несущим элементом в виде гибких железобетонных кабелей, подвешенных между опорами. Они образуют параболическую или каскадную форму, поддерживая проезжую часть моста. Главными преимуществами таких сооружений является минимальный расход материалов, эстетичность и возможность преодоления очень больших пролетов (до 2000 м).
Вантовый мост состоит из высоких пилонов, от которых к проезжей части отходят наклонные стальные тросы-ванты. Они воспринимают нагрузку и передают ее на пилоны, обеспечивая жесткость конструкции. Русский мост во Владивостоке является примером удачного возведения подобной инженерной конструкции.
Инновации заметны и в сфере традиционного мостостроения. Здесь инженеры активно работают над эффективными конструкциями опор, способными противостоять сейсмическим нагрузкам и экстремальным воздействиям.
Отдельно стоит упомянуть применение шок-трансмиттеров. После решения строить Крымский мост, возник резонный вопрос о возможной сейсмической и динамической нагрузке на конструкции сооружения. Трансмиттеры, установленные между опорами и пролетами моста, обеспечивают небольшое смещение последних при воздействии высоких температур и равномерно распределяют нагрузку между опорами при землетрясении.
Основные этапы строительства
Процесс возведения моста требует тщательного планирования. Поэтому любая стройка начинается с предпроектных исследований. Как правило, они включают инженерно-геологические изыскания, оценку гидрологических условий и предварительные расчеты нагрузок и прочности.
Специалисты изучают топографические карты района, геологические отчеты, оценивают рельеф, гидрогеологические условия, строение грунтов. Также возможно проведение геофизических исследований и испытание грунтов (статическое и динамическое зондирование, пробные нагрузки).
Проектирование
При создании проекта сначала разрабатывается конструктивная схема моста. Определяется тип мостового сооружения (балочный, арочный, висячий, вантовый), его высота, длина моста и пролетов, тип и конструкции опор.
На этапе проектирования подбираются материалы, производится расчет и проектирование фундаментов и опор. Обязательно разрабатывается проектная и рабочая документация.
Начало работ
Подготовительный этап начинается с расчистки и планировки строительной площадки, устройства подъездных путей и временных сооружений. Дополнительно организуются складские и бытовые помещения.
Тип фундамента определяется еще на этапе проекта. В зависимости от условий грунта это может быть ленточный, свайный, плитный или буронабивной фундамент. Далее следуют работы по возведению опор (бетонных, металлических или комбинированных) или установка анкерных систем для висячих и вантовых мостов. Все зависит от того какая конструкция возводится.
Монтаж пролетных строений или установка вант
Сборка металлических или железобетонных ферм может осуществляться как на месте стройки объекта, так и непосредственно на заводе-изготовителе. После их закрепления начинается этап монтажа пролетов (чаще всего методом надвижки). По окончании настилается дорожное полотно, устанавливаются перила и ограждения.
При возведении вантовых конструкций монтируются высокопрочные тросы, натягиваются и закрепляются на опорах кабели, а вантовые элементы присоединяются к пролетным строениям.
Завершающие работы
На заключительном этапе строятся подходы к мосту, организуется освещение, наносится дорожная разметка, устанавливаются знаки.
Обязательно проводятся пусконаладочные работы, статические и динамические нагрузочные испытания.
Проблемы современного мостостроения
Одной из базовых проблем мостостроения в России всегда были сложные геологические и климатические условия. На внушительной части нашей страны присутствуют вечномерзлые, заболоченные, заторфованные и другие виды неустойчивых грунтов.
Ряд регионов характеризуется сейсмической активностью. Погоду определяет континентальный климат с перепадами температур, заморозками и оттепелями. Кроме того, большинство рек зимой замерзает, а, как известно, ледообразование требует дополнительной защиты мостовых конструкций. Возведение мостов в таких условиях существенно усложняет работу инженеров и увеличивает стоимость строительства.
Вторая проблема, связана с возведением вантовых мостов. В России отсутствует национальный стандарт по их проектированию. В связи с этим возникают вопросы, связанные с безопасностью эксплуатации самих мостов, долговечности используемых материалов. Отсутствие единых принципов и методов проектирования вантовых мостов усложняет их строительство и эксплуатацию и мешает оптимизировать затраты, связанные с организацией строительства.
Также в России нет стандарта по использованию несъемной сталефибробетонной опалубки при возведении пролетов монолитного типа. Сталефибробетон известен своей повышенной трещиностойкостью. К тому жен он позволяет сократить сроки работ и трудозатраты на проект. Бетон этого вида применяется в мостостроении для увеличения несущей способности и повышения устойчивости к деформациям.
Недостаток производства полимерных композиционных материалов – тоже является одной из проблем современного мостостроения. Их дефицит ограничивает возможность использования новейших конструкций и форм мостовых сооружений, увеличивает сроки строительных работ в сравнении с другими странами.
Импортозамещение в строительстве мостов
Международные санкции достаточно сильно повлияли на сферу российского мостостроения. Рынок покинула американская компания «Maurer», производившая деформационные швы, норвежские и немецкие производители антикоррозийных системы защиты. Однако им на место пришли российские компании с менее известными именами, но качественной продукцией, которая почти не уступает импортным аналогам.
У ряда строительных организаций возникли проблемы с обслуживанием уже имеющейся спецтехники «New Holland», «JCB», «Liebherr», «Bauer». Решением стали поставки деталей и техники через ОАЭ, Казахстан и Армению. Конечно, цена закупок и сроки поставок увеличились, но не то, чтобы очень критично.
Большой выбор мостостроительной техники предлагает Китай. При этом в плане качества и надежности спецтехника из Поднебесной мало в чем уступает европейцам и американцам. Российские производители также увеличили выпуск буровых установок, гидроподъемников и автовышек.
Оснащение для вантовых мостов долгие годы закупалось в Швейцарии и Франции. Например, ванты для знаменитого Русского моста во Владивостоке поставляла французская компания Freyssinet. В настоящее время мостовые канаты закрытого типа производятся на российском предприятии «Северсталь», а системы преднапряжения выпускаются компанией «СТС» (Современные Технологии Строительства).
Выпуск шпунтовых свай налажен на предприятиях концерна «Северсталь». Холодногнутые шпунты позволяют снизить стоимость строительства почти на 30%, а многогранные можно использовать даже в Арктической зоне.
Инновационные проекты
Одним из самых амбициозных и обсуждаемых проектов является массовое возведение алюминиевых мостов. В Европе подобные искусственные сооружения возводятся с 1990 года, в России первый алюминиевый мост был построен еще в 1969 году в Ленинграде. При этом последние его исследования показали, что даже спустя более чем полвека, ни его несущая способность, ни отдельные элементы не пострадали.
С 2017 года в России было возведено несколько пешеходных мостов, однако к строительству автодорожных видов еще не приступили. Их возведение требует модернизации нормативной базы. Так, в 2019 году Минстрой РФ принял по алюминиевым мостам свод правил СП 443.1325800.2019, теперь же изменений ждут своды и нормативы, регулирующие процессы монтажа и обследования.
Строительство алюминиевых мостов в России активно поддерживается на государственном уровне как эффективный способ развития инфраструктуры в труднодоступных районах и на территориях Арктической зоны.
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.
Звукоизоляция
Уровень комфорта жилья складывается из разных субъективных факторов, которые создают приемлемые условия нахождения в жилом помещении. К ним относят: температуру, влажность, планировку, вид из окна, удобство эксплуатации и многие другие. Не на последнем месте стоит уровень шума. Шум - постоянный спутник жителей городов. Некоторые люди привыкают к посторонним звукам, доносящимся от соседей и с улицы. Но большинство решительно настроены на обеспечение тишины в собственном жилище. Дискомфорт людям, как правило, доставляют не посторонние звуки, а превышение субъективного уровня восприятия шумов. Для каждого человека этот показатель индивидуален. Тем не менее в СанПиН установлены допустимы нормы по шуму в жилых помещениях. Максимальный уровень постоянного звукового давления не должен превышать 40 Дб, а звук от ударного воздействия 55 Дб.
Виды шумов
Возникновение звука или шума связано с появлением колебаний определенной частоты в физической среде под воздействием внешних источников. К источникам бытовых шумов относят любую бытовую технику, электронику, всевозможные механизмы и самого человека. Физическая среда- это среда распространения звуковой волны: материал строения или воздух.
В зависимости от среды распространения шумы делят на:
- Воздушные. Возникают в пространстве в следствии распространении звуковой волны по воздуху. Примером служит громкий разговор, плач ребенка, шум проезжающего автомобиля или поезда, громкая музыка и так далее.
- Ударные. Этот вид шумов образуется в материалах строения при непосредственном механическом воздействии на стены, пол, окна, потолок, двери. И от них передается в пространство. Это, всем знакомый, звук работающего перфоратора, перемещение мебели, танцы, стуки по батареям отопления и прочее.
- Структурные. Разнородные шумы- вибрации, которые передаются через элементы конструкции здания. Например, работающая вентиляция, неправильно установленная стиральная машина.
Если звук в воздухе распространяется примерно одинаково, то различные вещества проводят звуковые волны по-разному. От этого зависит звукоизоляция и шумопоглощающая способность здания в целом и элементов квартиры в частности.
Какие дома «тише»
При выборе жилья, если минимальный уровень шумности является определяющим, то необходимо обратить внимание на материал и период постройки здания.
- Дома сталинской и до сталинской эпохи. В начале 20 века дома строились из кирпича, отапливались дровами и углем. Поэтому, чтобы дом был теплый, строение должно было иметь толстые стены и потолки. Межэтажные перекрытия обустраивались при помощи металлических балок и деревянной обшивки. Между слоями потолочной обшивки засыпалась земля, что служило великолепной шумоизоляцией.
Дома, возводимые по проектам с 1933 по 1960 год, получили название «сталинки» Возводились постройки из красного или силикатного кирпича. За счет толстых наружных и межквартирных стен обладают отличной звуконепроницаемостью.
Дома начала двадцатого столетия и по начало панельного строительства наделены наилучшими звукоизоляционными характеристиками.
- Панельные. Панельные дома, построенные до внедрения технологии «теплая панель», имеют посредственный уровень шумоизоляции за счет неплотного примыкания панелей, тонких межэтажных перекрытий и межквартирных стен. Справедливости ради стоит отметить, что панельные дома, в которых произведен капитальный ремонт: герметизированы швы, проложен утеплитель, нанесена штукатурка, оборудован фасад- показывают низкий уровень шума, проникающего снаружи.
- Современные кирпичные дома не имеют такой звукоизоляцией как «сталинки», но являются самыми «тихими» среди существующих типов строений.
- Монолитные здания. Самые «звучные» в рейтинге. Несущие железобетонные конструкции пронизывают постройку сверху до низу. Железобетон отлично передает ударно-звуковые нагрузки на весь дом. Звуковые волны способны поглощать наружные и межквартирные стены из вспененного бетона и кирпича. Тем не менее в таких домах требуется дополнительная шумоизоляция для комфортного проживания или удаленной работы.
Звукоизолирующие материалы
Для того чтобы успешно бороться с акустическими раздражителями необходимо правильно подбирать материал по показателям звукоизоляции и звукопоглощению.
Звукопоглощение - это коэффициент разности энергий падающего звука и отраженного. Напрямую зависит от плотности материала. При коэффициенте 1 энергия падения звука равна энергии отражения. Случай нереальный, но при достижении такого показателя в помещении будет продолжительное эхо. И наоборот, чем ближе показатель к нулю, тем сложнее уловить отражение звука- эхо, и тем тише будет в соседних помещениях, так как энергия звука распределена в среде, преградившей путь звуковой волне. Энергия звука успешно гасится высокопористыми, низкоплотными материалами. На основании этих выводов материалы для обеспечения акустического комфорта делят на:
- Твердые. Коэффициент звукопоглощения составляет 0,5. Плотность составляет до 400 кг/м3. К ним относят такие материалы как вермикулит, гранулированная минеральная вата, перлит и другие.
- Полужесткие. Сюда относится продукция, имеющая пористое строение. Например, пенополиуретан, пенополистирол. Имеют коэффициент 0,5-0,75, и плотность от 85 до 130 кг/м3.
- Мягкие. В эту группу входят непрессованные минеральные и стекловолокнистые, войлочные материалы. Способность поглощать энергию звука достигает 95% или соответствует коэффициенту 0,95 при плотности до 0,8 кг/м3.
Следующим показателем, который применяется для подбора изолирующих материалов, выступает индекс звукоизоляции. Рассчитывается лабораторно для каждого вида изделий, и показывает, насколько материал способен снизить уровень шума, поступающего извне. Еще носит название индекс реверберации (Rw), измеряется в децибелах. Чтобы в помещении не было слышно человеческой речи, материал стен, потолка, пола должен иметь Rw не менее 45 Дб.
Сделать полностью бесшумную квартиру очень сложно, и этого не требуется. Более того, к этому нельзя стремиться, так как находясь в помещении и не получая посторонних звуков, у человека развиваются слуховые галлюцинации. Для достижения акустического комфорта достаточно снизить уровень шума до нужного приемлемого уровня. Помогают в этом современные строительные материалы. Промышленность выпускает продукцию в виде звукоизолирующих подложек, на которые впоследствии укладывается теплоизоляция, либо напольное покрытие, так и комплексных звукоизолирующих материалов, способных бороться с ударным и воздушным шумом.
Торговых названий материалов существует великое множество, но все они призваны бороться с тремя видами шумов: структурным, воздушным и ударным.
Звукоизолирующие подложки
Полимерно-битумная мембрана. Состоит из нетканой основы, на которую нанесен слой битума 3-5 мм., модифицированный полимерами и усиленный сеткой из стекловолокна. Задекларирован индекс звукоизоляции 26-39 Дб в зависимости от толщины. Хорошо гасит ударные шумы. Недостатком выступает горючесть материала.
Штапельное стекловолокно. Представляет собой материал из нарезанных и беспорядочно склеенных отрезков стекловолокна. Относится к долговечным материалам, лабораторно установлен индекс звукоизоляции 42 Дб. Не относится к горючим. Недостаточно гасит ударные шумы.
Стекловойлочный холст с односторонней битумной пропиткой. Многокомпонентный материал, состоящий из стекловолокна, пропитанного битумом и слоя войлока. Коэффициент звукоизоляции 23-29 Дб.
Экструдированный пенополистирол. Обладает высоким сопротивлением сжатию, имеет высокие теплоизоляционные характеристики. Способен снижать уровень шумности на 25 Дб. К недостаткам относят высокий класс горючести материала.
Пробкорезиновая подложка. Плитный материал, производится прессованием пробковой и резиновой крошки. Хорошо гасит ударные шумы. Но имеет невысокие показатели по влагоустойчивости. Поэтому нельзя применять в ванных и не рекомендуется на кухнях.
Вспененный полиэтилен. Наименее устойчив к ультрафиолету, способен сильно деформироваться при физических нагрузках. Rw составляет 12-15 Дб.
Шумопоглощающие материалы
Минеральная или каменная вата. Продукт, полученный в результате переплавки шлаков, базальтовых пород при температуре 14000С. Имеет волокнистую структуру. Выпускается в виде плит или матов низкой плотности. Является паропроницаемым материалом, не препятствует естественному воздухообмену. Обладает высоким коэффициентом звукопоглощения 0,8-0,95. Относится к негорючим веществам. Биологически инертна, то есть не подвержена воздействию плесени и грибков.
Стекловолокнистая вата. Продукция, получаемая из стекловолокон разной длинны, скрепленных полимерными смолами. Толщина волокон в плите колеблется от 3 до 15 микрон. Относится к негорючим материалам. Химически и биологически устойчива. Характеризуется максимальным коэффициентом звукопоглощения – 0,9- 0,99. По сравнению с минеральной ватой более легкая.
Звукоизолирующие сендвич-панели (ЗИПС). Эффективны против любого шумового воздействия. Состоят из гипсоволокнистого листа, каменной или стекловолокнистой ваты и элементов крепления к поверхности. Характеристики звукоизоляции и шумопоглощения напрямую зависят от толщины конструкции. Недостатком является значительный вес панели. Использование внутри помещения серьезно скрадывает полезное пространство.
Материалы, работающие против структурного шума
Представляют собой прокладки или составы, которые располагаются между источником шума и примыкающей конструкции.
Виброакустический герметик. Герметик на силиконовой основе. Отлично гасит вибрации, выделяется высоким индексом звукоизоляции- 29 Дб. Обладает великолепной адгезией ко всем строительным материалам. Используется для заполнения швов, трещин, и препятствует распространению структурного шума.
Стеклохолст. По своему строению- тонковолокнистая структура. Выпускается в виде лент разной ширины. Характеризуется высокими показателями шумопоглощения и гашения вибраций.
Эластомерные прокладки для оконных проемов и дверей на клеевой основе. Производятся из мелкопористого пенополиуретана и вспененной резины. Производятся в форме лент и пластин. Монтируются в места примыкания стеклопакетов к оконному блоку, подвижных частях и в дверные проемы для снижения передачи структурных вибраций.
Волокно из кремнезема. Материал получают выщелачиванием натриевосиликатного стекловолокна. Таким образом получается экологичное, негорючее, легкое вещество. Формируя маты, получают материал для устранения причин распространения шумов. Индекс шумоизоляции равен 27 Дб.
Шумоизоляция квартиры
Обдуманный, спланированный подход к шумоизоляции- это половина успеха. Начинать следует на этапе планирования ремонтных работ. Своевременно не включенные в проект работы по шумоизоляции сводят к нулю все последующие усилия по установлению акустического комфорта. Подходить к решению вопроса необходимо структурно. Первое, что необходимо осуществить, создать условия для максимального отражения звуковых волн от внешних стен, дабы воспрепятствовать передаче энергии звука конструкции здания. На следующем этапе нужно спланировать, каким образом обеспечить рассеивание и поглощение звуковых волн, проникших в помещение. Если монтаж внешних материалов по звукоотражению и шумопоглощению в многоквартирных домах возможен только в порядке профилактических мероприятий по улучшению качественных показателей или капитального ремонта, то внутренние работы доступны в любое время.
Полы
Необходимо учесть, что напольные покрытия по-разному передают звук. Ламинат усиливает шум, линолеум, пробковый пол- гасят. Стоит озаботится качественной шумопоглощающей подложкой и возможностью обустройства «плавающего» пола. Это конструкция пола, где внешнее покрытие накладывается на подложку без жесткого крепления к основе (стяжке, лагам). Между стеной и напольным покрытием прокладывается демпферная лента.
Стены и потолки
В современном строительстве для внутренней шумоизоляции стен и потолков используются каркасные и бескаркасные конструкции. Некоторые виды финишной отделке хорошо выполняют роль звукопоглотителей, например виниловые обои. Стоит учесть, что при использовании каркасных конструкций необходимо упразднить акустические мостики. Незакрытый металлический профиль, метизы способны многократно усиливать звуковое давление.
Окна
При шумоизоляции жилища окнам следует уделить достаточное внимание. Старые деревянные окна следует поменять на пластиковые. В идеале с двойным или тройным остеклением с толщиной стекла от 6 мм. При заказе окон оправданно выбирать качественный толстостенный профиль. Отлично оградит от шума инертный газ, если будет закачан в камеры стеклопакетов. Имеет смысл обратить внимание на уплотнитель между рамами и оконным блоком. Через неплотное примыкание в жилье может проникать не только лишний звук, но холод.
Отдельно необходимо рассмотреть ситуацию с проветриванием. Все усилия по выстраиванию акустического комфорта могут быть сведены к нулю, когда в помещении требуется открыть окна. В этом случае необходимо заказывать сложноконструктивные окна с клапанами проветривания. Воздухообмен в комнате происходит даже при закрытых рамах без образования сквозняков.
Заделывать монтажные швы лучше виброгерметиком для предотвращения распространения от окон уличных ударных и структурных шумов.
Двери
Межкомнатные двери служат препятствием свободному распространению звука в квартире. Результат значительно выше, если в конструкции двери не предусмотрены полости, и она выполнена из материалов, поглощающих звуковые волны. Эффективно в борьбе с шумом наличие в дверной коробке притворов, исключающих образование щелей.
К входной двери предъявляют особые требования. Помимо защиты от несанкционированного проникновения, дверь несет теплозащитные и звукоизоляционные свойства. Поэтому ее изготавливают многослойной. Наружный металлический слой хорошо отражает звуковые волны, а внутренне наполнение из минеральной ваты поглощает и рассеивает звуковую энергию. Для лучшей звукоизоляции притворы входных дверей оснащают двойными уплотнителями из вспененного полиуретана.
Советы по звукоизоляции
Не стоит бездумно доверять рекламным баннерам в интернете и роликам, снятым непрофессионалами. В строительных магазинах и на рынках появилось многочисленное количество материалов, обещающих отменную звукоизоляцию: акустические обои, натяжные потолки со звукоизоляцией, шумопоглощающая штукатурка и так далее.
Тут важно понимать какой уровень звука будет приемлем в квартире, и какие фактические показатели в помещении. Вероятнее всего потребуется дополнительная изоляция от ударных и структурных шумов. Немаловажно при выборе обращать внимание на индекс звукоизоляции. Если показатель равен или более 15 Дб, то на эффективность материала можно рассчитывать.
Не стоит отказываться от привычного покрытия- ламината. Можно повысить уровень поглощения звуковой энергии, используя акустические подложки.
Расчеты по звукоизоляции целесообразно доверить профессионалам. Так удастся добиться максимального эффекта и сэкономить средства.
Если это возможно, согласовать с соседями сверху монтаж звукоизоляции их полов. Только так удастся наиболее эффективно бороться с ударными шумами от шагов, падений предметов, перемещений мебели, и в целом позволит изолировать потолок от проникновения посторонних звуков сверху.
Не имеет смысла локально обустраивать зоны шумоизоляции. Это принесет результат в 3-5 Дб. Это сопоставимо с ковром на стене или ковролином на полу. Для того, чтобы добиться наилучшего результата и сделать жилище тихим и комфортным для проживания необходим системный и структурированный подход.