Цементобетонных покрытий

Цементобетонные покрытия работают в условиях сложного напряжённого состояния под действием повторных динамических нагрузок от автомобилей и переменных температурно-влажностных полей.

При изменении температуры по толщине цементобетонного покрытия плиты коробятся выпуклостью вниз (ночью) или вверх (днём) в зависимости от направления теплового потока. При несостоявшихся деформациях коробления в плитах также возникают температурные напряжения, величина которых зависит от собственной массы плит покрытия и их геометрических размеров.

Условия работы цементобетонного покрытия в разных его зонах (в центре, на краю, на торце, на углу плиты, на полосе наката и т. д.) являются существенно неоднородными. Это создает условия для накопления остаточных деформаций оснований под периферийной частью плит покрытия по всему периметру и для частичного нарушения контакта их нижней поверхности с основанием, особенно в зонах края и поперечных швов. В результате образуются зависающие участки плиты, в которых резко возрастают отрицательные изгибающие моменты при расположении нагрузки над швом.

К характерным деформациям и разрушениям цементобетонных покрытий относятся шелушение и выкрашивание поверхностного слоя бетона, выбоины и раковины, трещины, отколы углов и краев плит, вертикальные смещения плит, коробление, разрушение стыковых соединений и заполнителей швов.

Основной причиной шелушения и выкрашивания покрытий является нарушение связности и прочности сцепления цементного камня и заполнителя в бетоне.

Это может быть следствием нарушения технологии укладки бетона

(укладка и твердение бетона при температуре ниже +5 ^оС, заглаживание поверхности свежеуложенной смеси с добавлением воды, цемента или песка, излишнее вибрирование смеси, неправильный уход за свежеуложенным цементобетоном),

а также низкое качество материалов.

Другой причиной шелушения и выкрашивания может быть многократное приложение тяжёлых нагрузок в одном и том же месте в сочетании с резкими

перепадами температуры на поверхности при частом замораживании и оттаивании в зимний и осенний периоды года.

137

Шелушение и выкрашивание поверхности покрытия являются наиболее распространёнными видами дефектов. Они опасны тем, что задерживают воду на поверхности, что способствует дальнейшему разрушению покрытия в период заморозков и оттаивания, а также тем, что создают участки покрытия с различными сцепными качествами.

Выбоины - местные разрушения в виде углублений различных форм и размеров в плите глубиной до 10 см.

Причиной их образования может стать недостаточная прочность поверхностного слоя на отдельных участках покрытия, а также дальнейшее развитие уже имеющихся поверхностных разрушений (выкрашивание) в результате воздействия часто повторяющихся динамических нагрузок от колёс автомобилей, которые могут возрастать до 50 % от статической.

Раковины - это разрушения поверхности покрытия, по своему виду похожие на выбоины, только меньших размеров. Они образуются как результат развития процесса выкрашивания при попадании в верхний слой неморозостойких крупных заполнителей или инородных материалов, которые быстро разрушаются и выбиваются из покрытия. Раковины могут образовываться из-за недоуплотнения цементобетонной смеси и плохой отделки покрытия.

Трещины цементобетонных покрытий могут быть поперечными, продольными и косыми; волосными, поверхностными и сквозными.

Волосные трещины хорошо заметны при влажном покрытии, образуются преимущественно вследствие усадки цементобетона при его твердении из-за плохо подобранного состава смеси и неправильного ухода за свежеуложенным цементобетоном, а также в результате скопления и замерзания влаги в мельчайших порах верхнего слоя покрытия. Поверхностные трещины бывают усадочного и температурного происхождения. Последние могут возникнуть при короблении плит.

Сквозные трещины появляются в результате перенапряжения при недостаточной несущей способности покрытия.

Поперечные сквозные трещины образуются при больших расстояниях между швами и в тех случаях, когда произошло сцепление бетонных плит с основанием и они не могут перемещаться при температурных изменениях.

Это температурные трещины. Продольные сквозные трещины возникают при неоднородно уплотнённом земляном полотне, когда края, уплотнённые меньше, начинают давать осадку.

Косые трещины проявляются над местными пустотами, осадками земляного полотна и при недостаточно прочных покрытиях. Наличие сквозных трещин в цементобетонных покрытиях обычно служит признаком недостаточной прочности и начала разрушения.

138

Рис. 6.6. Схема разрушения бетонного покрытия в шве:

1 – направление движения транспорта; 2 – арматура; 3 – уступ;

4 – трещина; 5 – деформация основания; 6 – разлом

Опасность сквозных трещин состоит в том, что они снижают несущую способность цементобетонных покрытий и создают условия для проникновения воды в грунтовое основание.

Отколы углов и краев плит происходят в результате воздействия нагрузок и температуры при недостаточной прочности угловых и краевых участков плит. Причиной отколов углов и краёв является недоуплотнение цементобетонной смеси на этих участках, неправильная установка штырей (перекос или размещение в разных уровнях), ослабление прочности основания вследствие проникания воды через швы или через обочины (рис. 6.6). На армированных плитах отколы особенно опасны, так как при этом обнажаются верхние концы арматуры, которые могут разорвать шины колес автомобилей.

Отколы углов и краев плит в зоне швов и стыков возникают из-за недостаточной прочности верхнего слоя краевых участков плит под действием нагрузок от колес автомобилей. Скалывание кромок плит может происходить летом при высоких температурах, когда плиты сильно удлиняются, а их кромки сближаются вплотную настолько, что происходит коробление, в кромках плит возникает перенапряжение и происходит скол кромок.

Локальное или местное скалывание кромок плит часто происходит при засорении швов щебнем, гравием и т. п.

6.5 Дефекты состояния поверхности дорог

и особые случаи их разрушений

К дефектным состояниям поверхности дорог относят наличие пыли, грязи, воды, выпотевшего битума и снежных отложений на поверхности проезжей части обочин и откосов автомобильных дорог.

Почти все эти дефекты свидетельствуют в первую очередь о низкой культуре работы дорожной - эксплуатационной службы.

139

Пыль и грязь на поверхности дорог образуется чаще всего на участках неукрепленных въездов или пересечений и примыканий местных дорог и на участках с неукрепленными обочинами.

Вода на поверхности дорог чаще всего собирается в местах, где имеются трещины, ямочность, проломы, колея и обратные уклоны обочин.

На местных дорогах с гравийным или щебеночным покрытием часто наблюдается «катун» - отдельные частицы гравия или щебенки, которые вырваны из покрытия и должны быть удалены.

Наиболее характерным дефектом состояния поверхности грунтовых дорог, а

также дорог с гравийным, щебеночным, улучшенных различными добавками

покрытиями является образование большого количества пыли, которая при проезде

автомобиля поднимается в воздух и образует шлейфы большой длины.

Пыль образуется в результате износа верхнего слоя покрытия под воздействием автомобилей и климатических условий, а также при загрязнении покрытий, въезжающих на проезжую часть с неукрепленных обочин и грунтовых дорог.

Наиболее эффективным способом борьбы с пылью на поверхности автомобильных дорог, является их обработка обеспыливающими материалами, обеспечивающими уменьшения износа, сохранение первоначальных ровностей, снижение загрязнения атмосферы, уменьшения условий движения автомобилей и санитарно-гигиенического состояния дорог, особенно прилегающих и проходящих через населенные пункты.

Служба эксплуатации дорог должна в течение лета постоянно бороться с пылью посредством регулярного мытья дорог, усовершенствованием покрытия, обработкой гравийных и других дорог гигроскопическими материалами или органическими вяжущими, срок действия которых колеблется от 1 ч до 90 сут.

На «черных» покрытиях, устроенных с применением битума, последний часто в жаркие летние дни выступает на поверхность покрытия, особенно по полосам наката. Дорожно-эксплуатационные организации должны подсыпать на таких участках мелкий щебень, песок или минеральный порошок.

Одним из распространенных дефектов состояния поверхности покрытия является наличие снежных отложений на дорогах. Особенно часто это отмечается на автобусных остановках и заездных карманах.

В период весеннего наводка и летних ливневых дождей, когда уровень воды в реках, ручьях или суходолах намного превышает расчетный, может произойти подтопление размытого земляного полотна дорожных одежд.

Одновременно с размывом земляного полотна могут быть вымыты, разрушены и удалены водой водопропускные трубы и мосты, регуляционные и укрепительные сооружения.

140

Закупорка или заливание отверстий труб и мостов происходит, если потоки воды несут упавшие деревья, остатки разрушенных строений, большие массы грунта и т.д.

Разрушение дороги или искусственных сооружений может произойти при оползне, осыпи или камнепадах.

Селевые разрушения происходят на горных дорогах при сходе селей.

Разрушения дорог могут быть в результате землетрясений или террористических действий.

Предупредить или уменьшить возможные разрушения при чрезвычайных ситуациях можно, если заранее рассмотреть возможные варианты природных или организационных воздействий на работоспособность дороги в особых случаях.

Контрольные вопросы

1. Как и от чего происходят деформации и разрушения земляного полотна?
2. Какие бывают состояния, деформации и разрушения обочин?
3. Какие виды деформаций асфальтобетонных покрытий вы знаете?
4. В чем заключаются деформации и разрушения цементобетонных покрытий?
5. Какие бывают дефекты состояния поверхности дорог и особые случаи ее разрушения?

141
Раздел II. МОНИТОРИНГ, ДИАГНОСТИКА

И ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ

АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Глава 7.