Строительство слоев из смесей каменных материалов с жидкими органическими вяжущими

Этот способ строительства дорог исторически наиболее старый. Имея в своем арсенале тяжелую нефть или жидкий остаточный битум и простейшие дорожные машины типа автогрейдера (и даже бороны), дорожники могли приготовить смеси непосредственно на полотне дороги.

Однако эта технология оказалась эффективной только в условиях сухого и жаркого климата (преимущественно в V и IV климатических зонах). В более северных районах влага не позволяла получать качественное перемешивание и слои оказывались неводостойкими. Эта проблема решалась двумя путями - введением в смесь активных добавок (например, извести, цемента) и приготовлением смесей в стационарных смесительных установках.

Для обработки жидкими органическими вяжущими используют песчаные, мелкозернистые или крупнозернистые смеси минеральных материалов, которые могут быть естественными (карьерными) или составленными по принципу плотного состава из нескольких компонентов. В качестве органических вяжущих могут быть использованы жидкие органические вяжущие с условной вязкостью в пределах 4-120 с на стандартном вискозиметре с отверстием 5 мм при температуре 60°С (преимущественно жидкие битумы).

Приготовление смесей методом смешения на дороге. Приготовление смесей каменных материалов с органическими вяжущими методом смешения на дороге и устройство из них конструктивных слоев дорожных одежд необходимо производить при температуре воздуха не ниже 15°С и заканчивать за 2-3 недели до начала дождливого периода и устойчивого понижения температуры воздуха. Смеси приготовляют либо непосредственно на половине дороги, либо на специально оборудованных смесительных площадках в удобном месте около объекта производства строительных работ.

Материалы заблаговременно вывозят и складируют по длине участка, располагая равномерно в конусах на одной половине проезжей части для обеспечения проезда по второй половине, затем распределяют в призматический валик постоянного сечения. Влажность каменных материалов должна быть 3-4 % по массе. При более высокой влажности материалы просушивают путем многократной перевалки автогрейдером. В районах с сухим и жарким климатом перед смешением материалы увлажняют.

Если в смеси необходимо вводить гранулометрические добавки (песок, отсевы дробления, минеральный порошок и др.), их вывозят и распределяют равномерно в конусах вдоль дороги, затем оформляют в валик постоянного сечения параллельно валику основного каменного материала, располагая его около края проезжей части.

Активные добавки (известь, цемент) вводят в основной материал только до обработки его вяжущим. Добавку распределяют по борозде, устроенной в валике материала с помощью распределителя цемента или из цементовоза, или, в исключительных случаях, вручную.

Подготовка жидкого органического вяжущего заключается в его подогреве до рабочей температуры. Рабочая температура жидких органических вяжущих, рекомендуемых для обработки каменных материалов, составляет 80-90°С. Для этих целей не требуется обезвоживание вяжущего.

Вяжущее разливают с перемешиванием после каждого розлива и перемещением смеси к кромке проезжей части. Количество розливов определяют исходя из длины обрабатываемого участка и общей нормы расхода вяжущего (см. табл. 16.7.).

Таблица 16.7

Ориентировочные нормы расхода жидкого органического вяжущего

Количество разливаемого за один прием жидкого органического вяжущего составляет 1,5-2,5 л/м². После введения 50 % нормы вяжущего на этот частично обработанный вяжущим материал с помощью автогрейдера перемещается валик гранулометрической добавки и перемешивается. После розлива полной дозы вяжущего смесь окончательно перемешивают автогрейдером совместно с фрезой. При совместной работе фрезы и автогрейдера после нескольких проходов фрезы, разбрасывающей смесь, в работу включается автогрейдер, собирающий эту смесь в валик и затем распределяющий его по основанию. При этом смесь должна быть перемешана так, чтобы в нижней части валика не оставалось необработанного материала.

Число проходов при перемешивании зависит от объема и качества минеральных материалов, вида и свойств вяжущего, времени года и суток, квалификации механизатора и т.п.

Приготовление смесей в установке. Смеси с жидкими органическими вяжущими в установке приготовляют по горячей технологии с просушенными нерудными материалами; по холодной технологии с влажными нерудными материалами (в том числе и с добавками неорганических вяжущих).

Для приготовления смесей с жидкими органическими вяжущими по горячей технологии используют асфальтосмесительные установки, оборудованные смесителями принудительного перемешивания периодического или непрерывного действия. Технологический процесс приготовления таких смесей аналогичен процессу приготовления асфальтобетонных смесей с вязкими органическими вяжущими. Температура нагрева жидких органических вяжущих и каменных материалов, а также их смесей приведена в табл. 16.8.

Смеси после приготовления транспортируют либо к месту укладки, либо на склад, расположенный на АБЗ или при трассе. Площадка и склады, предназначенные для хранения смесей, должны быть хорошо спланированы, очищены и обеспечены водоотводом.

Перед складированием в штабель смесь охлаждают до температуры 30-40°С перекидкой экскаватором или погрузчиком. Во избежание слеживаемости смеси в штабеле его высота должна быть, как правило, не более 2 м. В тех случаях когда смесь характеризуется малой слеживаемостью (показатель слеживаемости не более 3-5 ударов) или предназначена для хранения не более 1-1,5 мес., высота штабеля может быть увеличена до 3,5-4 м.

Таблица 16.8

Температурный режим приготовления смесей с жидкими вяжущими

Примечание. При применении ПАВ или активированных минеральных порошков температуру готовых смесей при выпуске из смесителя и соответственно температуру нагрева минеральных материалов в сушильном барабане снижают на 20°С.

Сроки хранения смесей определяются видом применяемого вяжущего: при использовании вяжущего, в состав которого входят легкие разжижители, - не более 4 мес., при всех остальных жидких органических вяжущих - не более 8 мес.

Для приготовления смесей с жидкими органическими вяжущими по холодной технологии могут быть использованы любые смесительные установки с принудительным перемешиванием, например, бетономешалки, грунтосмесительные установки и др. В этом случае минеральные материалы не сушат и не подогревают, а вяжущее при необходимости подогревают до температуры, указанной в табл. 16.8.

Приготовленную смесь из смесителя выгружают в автомобиль-самосвал для транспортирования ее к месту укладки или к месту хранения. Хранят смеси в штабеле. Во избежание самоуплотнения высота штабеля должна быть не более 2 м. Срок хранения таких смесей не более одного месяца. Смеси, содержащие добавки портландцемента, складированию и хранению не подлежат.

Смеси нерудных материалов с жидкими вяжущими, приготовленные как способом смешения на дороге, так и в установке, должны соответствовать ГОСТ 30491-97.

Строительство покрытий и оснований. Покрытия и основания из смесей каменных материалов с жидкими органическими вяжущими необходимо устраивать весной и летом при температуре воздуха не ниже 5°С, а осенью - не ниже 10°С. К месту производства работ смеси доставляют либо непосредственно из установки сразу после приготовления, либо из штабеля, куда они были сложены для хранения.

Укладку смесей на подготовленный нижележащий слой производят асфальтоукладчиками. Допускается укладка смесей автогрейдером с соблюдением требований, предъявляемых к равномерности распределения смеси и ровности слоя. При этом вдоль краев слоя следует устанавливать упорные брусья. Толщина укладываемых слоев должна быть на 35-40 % больше проектной.

Смеси каменных материалов с жидкими органическими вяжущими рекомендуется уплотнять катком на пневматических шинах (6-8 проходов) или гладковальцовым массой 6-8 т (4-6 проходов). Допускается использовать также катки массой 10-13 т, однако при появлении трещин укатку следует прекратить. Как правило, такие смеси требуют уплотнения под движением автомобилей в течение 15-30 суток в зависимости от вида и состава смеси, погодных условий и интенсивности движения. Движение автомобилей открывают сразу после окончания укатки с ограничением скорости до 40 км/ч и регулированием на всей ширине проезжей части.

Устройство последующих слоев (поверхностных обработок или покрытий) на слоях из смесей из каменных материалов с жидкими органическими вяжущими допускается только после окончания их формирования.

Контроль качества строительства. При обработке каменных материалов органическими вяжущими по способу смешения на дороге контролируют постоянство объема валика заготовленного каменного материала, влажность каменного материала, постоянство объема валика готовой смеси и ее качество. Постоянство объема валика материала и готовой смеси проверяют шаблоном через 25 м. При применении активаторов и ПАВ необходимо проверять правильность их дозирования.

При приготовлении смесей каменных материалов с жидкими органическими вяжущими в установке необходимо контролировать температуру поступающей смеси. Для смесей, хранившихся на складе, проверяют влажность.

Степень уплотнения готовых покрытий и оснований проверяют по величине коэффициента уплотнения, который определяют на образцах, взятых из покрытия (из расчета 1 вырубка на 1 км). Вырубки из покрытий отбирают через 15-20 суток после их устройства. Коэффициент уплотнения должен быть не менее 0,96.