Дорожных покрытий и одежд

Различают деформации и разрушения как отдельно покрытий, так и всей дорожной одежды в целом. К первым относят износ, шелушение, выкрашивание, выбоины, сдвиги, волны, гребенки и трещины покрытия (рис. 6.3). Ко вторым - трещины, пучины, просадки, проломы, колеи и разрушения кромок дорожных одежд.

Наиболее часто на проезжей части наблюдаются деформации и разрушения дорожных покрытий.

Износ покрытия (истирание) - уменьшение толщины слоя покрытия в результате потери материала под действием колес автомобилей и природных факторов (см. подраздел 5.5).

Рис. 6.3. Деформации и разрушения дорожных покрытий:

а – шелушение; б – выкрашивание; в – выбоины; г – сдвиг;

д – волны; е - гребенка

Шелушение(рис. 6.3, а) - отделение чешуек и частиц материала толщиной 2…5 мм или разрушение поверхности покрытия под действием колес автомобилей,

132

воды и отрицательной температуры воздуха с образованием микронеровностей глубиной до 5 мм.

Основной причиной образования является недостаточное сцепление плёнки вяжущего с поверхностью минерального материала (применение вяжущих повышенной вязкости, обработка увлажнённого минерального материала и др.). Хлориды усиливают шелушение покрытий, способствуя выделению скрытой теплоты плавления льда на покрытии, в результате чего оно оттаивает, а потом снова замерзает.

Особенно заметно влияние хлоридов на цементобетонных покрытиях с большим содержанием поверхностных пор.

Выкрашивание покрытий (рис. 6.3, б) - отделение зерен минерального материала покрытия и образование мелких раковин на его поверхности глубиной от нескольких миллиметров до 20 мм. Постепенно развиваясь, выкрашивание распространяется на значительную площадь и является признаком начала поверхностного разрушения покрытия. Остановить этот процесс можно укладкой нового защитного слоя.

Выбоины (ямочность) (рис. 6.3, в) - местные разрушения покрытия глубиной 20…100 мм и более с резко очерченными краями. Причины выкрашивания покрытий и образования выбоин во многом совпадают. Они возникают, прежде всего, из-за недостаточной связи между минеральными материалами и органическим вяжущим, недоуплотнения покрытия, загрязнения, использования недоброкачественных материалов (пережог асфальтобетонной смеси, попадание необработанного щебня или песка в смесь и т. д.).

Касательная сила вызывает колебание щебёнок вокруг точки их упора. При многократном воздействии щебёнки постепенно расшатываются и вырываются из покрытия, преодолевая силы трения.

Особенно активно процесс образования выбоин развивается в весенний период, чему способствуют чередование положительных и отрицательных температур воздуха и покрытия, наличие воды в порах материала покрытия. Проникая в раковины и микротрещины покрытия под давлением колёс автомобиля, вода оказывает расклинивающее воздействие, которое значительно увеличивается при замерзании её в лёд. Связи между частицами материала ослабляются, и под действием колес автомобиля образуется выбоина, которая может быстро увеличиваться в размерах.

Сдвиги (рис. 6.3, г) - неровности, вызванные смещением материала покрытия.

Сдвиги образуются чаще всего в местах торможения автомобилей (места остановки, перекрёстки). Под действием касательных сил происходит сдвиг в материалах верхнего слоя либо его сдвиг по поверхности нижнего слоя с образованием поперечных трещин в покрытии на полосах наката. Этому способствует повышенная пластичность материала верхнего слоя (избыток вяжущего или недостаточная теплоустойчивость при высоких температурах). Смещаемый колесом поверхностный слой образует складки и наплывы.

133

Волны (рис. 6.3, д) и гребенки (рис. 6.3, е) - неровности в виде поперечных гребней и впадин с пологими краями, закономерно чередующиеся через 0,4…2,0 м вдоль покрытия и вызванные смещением верхнего слоя. Волны формируются, как и сдвиги, в местах торможения автомобилей практически на всех типах покрытий, кроме цементобетонных. Основными причинами волнообразования являются излишняя пластичность материалов, избыток вяжущего или недостаточная теплоустойчивость смеси, дефекты уплотнения, а также систематическое воздействие на покрытие автомобилей одинаковой массы при одинаковой скорости движения.

На покрытиях переходного типа, преимущественно гравийных, поперечные волны образуют гребёнку - правильные четко выраженные поперечные выступы, чередующиеся с углублениями.

Трещины бывают различных размеров и формы (рис. 6.4).

По глубине большинство трещин распространяется на толщину слоев покрытия. Однако при недостаточной прочности дорожных одежд трещины могут распространяться и в слои основания.

Трещины на асфальтобетонных и других видах покрытий из материалов с органическими вяжущими могут быть одиночные поперечные, продольные и косые или в виде сетки трещин. Различают одиночные трещины, расположенные на расстоянии более 10 м одна от другой; редкие поперечные и косые трещины через 4…10 м не связанные между собой; частые, поперечные трещины через 2…4 м и косые через 1…2 м; сетки трещин, которые образуют замкнутые фигуры. Причины и механизм развития трещин изложены в подразделе 5.4.

Трещины поперечные сквозные на всю ширину покрытия (температурные) возникают на покрытии осенью и в начале зимы вследствие резких перепадов температур воздуха и недостаточной сопротивляемости температурным напряжениям.

Рис. 6.4. Трещины и разрушения покрытия и дорожной одежды:

1 – продольные трещины по оси дороги; 2 – поперечные трещины; 3 – косые трещины; 4 – частые поперечные трещины на всю ширину; 5 – продольные трещины по полосам наката; 6 – двойная трещина по полосам наката; 7 – сетка трещин на пучинистых участках; 8 – обломы кромок

Они закономерно располагаются на проезжей части на определенном расстоянии одна от другой (5…10 м).

134

Продольные трещины, отстоящие одна от другой на 20…40 см на полосах наката в сочетании с поперечными трещинами через 1…4 м на всю ширину проезжей

части, наблюдаются на покрытиях, содержащих органическое вяжущее, устроенных на основаниях из грунтов или каменных материалов, укреплённых минеральными вяжущими (цемент, известь, золы уноса) при недостаточной прочности этих оснований.

Продольные трещины на асфальтобетонных покрытиях часто появляются в месте стыка двух полос укладки покрытия из-за плохого сопряжения этих полос.

Продольные трещины по полосам наката возникают при интенсивном движении автомобилей из-за недостаточной прочности отдельных слоёв одежды и грунтового основания (недоуплотнение, переувлажнение), превышения нагрузок и интенсивности движения по сравнению с расчетными.

Косые трещины возникают, главным образом, вследствие недостаточной прочности дорожной одежды, недоуплотнения грунтов полотна и последующей осадки, особенно на участках с высокой насыпью, а также над трубами.

Сетка трещин с мелкими ячейками на полосах наката размером сторон 10…20 см возникает на дорожном покрытии, как правило, при недостаточной прочности основания на участках оттаивания переувлажненного грунта в весенний период и пучинообразования. При большом числе трещин поверхность покрытия становится похожа на кожу крокодила, из-за чего она получила в некоторых странах название «аллигатор». Основная часть трещин (до 70 %) на покрытии возникает в весенний период. Зародышами трещин являются микротрещины, образующиеся на границе вяжущее - каменный материал. Главной причиной большинства трещин является усталость дорожных одежд, их недостаточная прочность. Трещина рано или поздно превращается в выбоину, если она вовремя не «залечена» (рис. 6.5).

Деформации и разрушения всей конструкции дорожной одежды - это пучины, просадки, проломы, разрушение кромок, колеи, и др.

Пучины - взбугривание проезжей части, вызванное влагонакоплением и последующим промерзанием в земляном полотне. В месте взбугривания образуется сетка трещин с характерной ромбической формой отдельностей (см. подраздел 4.3).

Просадки - деформации одежды в виде впадин глубиной 50…100 мм и более с пологой поверхностью, но без выпучивания и образования трещин на прилегающих участках. Возникают в местах пониженной прочности слоёв одежды и грунта при увлажнении. Просадки могут наблюдаться в первые годы эксплуатации дороги при неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, вследствие недостаточного уплотнения земляного полотна и слоёв одежды, а также при появлении в составе движения тяжёлых автомобилей, на которые дорожная одежда не была рассчитана.

135

Рис. 6.5. Трещины на дорожном покрытии:

а – сетка трещин; б – превращение трещины в выбоину

Проломы - разрушения одежды в виде более или менее длинных прорезей глубиной до 100 мм по полосам наката и выпучиваний сбоку высотой 50…100 мм.

Различают мокрые проломы, которые образуются вследствие переувлажнения и пластического течения материала слоёв основания и грунта, и сухие - прорезание всех слоёв одежды под действием вертикальной силы при недостаточной толщине конструкции и слабом уплотнении слоёв и грунтов земляного полотна.

Разрушение кромок - отдельные трещины и сетки трещин вдоль кромок, откол, искажение поперечного профиля прикромочных полос. Разрушение кромок происходит вследствие пониженной прочности прикромочных полос проезжей части (заниженная толщина слоев одежды у кромок, повышенная влажность грунта основания под кромкой) и отсутствия укрепительных полос со стороны обочин.

Колеи - это деформации дорожной одежды в виде углублений по полосам наката без образования или с образованием гребней выпора вдоль колес (см. гл. 3).

Колеи образуются под действием интенсивного движения автомобилей особенно тяжеловесных за счет доуплотнения слоев дорожной конструкции, неравномерного износа верхнего слоя покрытия, накопления остаточных деформаций в слоях дорожной одежды и земляного полотна. В реальных условиях все вертикальные деформации суммируются и в явном виде проявляются на поверхности проезжей части (см. подраздел 5.4).

При интенсивном движении и недостаточной прочности дорожной одежды колеи могут превратиться в проломы.

Наличие деформаций и разрушений всей конструкции дорожной одежды чаще всего свидетельствует о недостаточной прочности дорожной одежды и земляного полотна, о превышении фактической интенсивности движения над расчётной.

136