А - шов по типу ложного; б - шов по типу шпунта; 1 - бетонная плита покрытия; 2 - арматурная сетка; 3 - битумная мастика

Непрерывность армирования обеспечивается нахлесткой стержней в продольном и поперечном направлениях.

Длина нахлестки должна быть не менее: в продольном направлении - 30-35d; в поперечном направлении 25d (где d - диаметр стержней), и во всех случаях не менее 250 мм. Поперечные стыки смежных сеток должны располагаться вразбежку с шагом не менее 50 см. Для армирования слоя усиления применяют следующие виды арматурных сталей: стержневая горячекатаная периодического профиля класса А-II диаметром от 10 до 20 мм, класса А-III диаметром от 6 до 20 мм; стержневая, упроченная вытяжкой периодического профиля класса А-IIв диаметром от 10 до 20 мм, класса А-IIIв диаметром от 6 до 20 мм.

Расчет на прочность слоя усиления из непрерывно армированного бетона производят в соответствии с действующими нормативными документами.

Арматурные каркасы слоя усиления имеют выпуски арматуры из анкеров (траншейного или свайного типов), сопрягаемые в последующем с непрерывно армированным покрытием.

Перед бетонированием слоя усиления арматуру в виде плоских сеток или каркасов устанавливают на подкладках, уложенных на основание. Подкладки могут быть изготовлены из арматуры любого класса или из бетона того же состава, который применяется для устройства слоя усиления.

Работы по устройству слоя усиления должны производиться непрерывно. Рабочие поперечные швы устраивают следующим образом. По окончании смены устанавливают упорную доску с прорезями для пропуска продольной арматуры. Перед возобновлением укладки бетона доску удаляют и торец плиты смачивают водой.

Слои усиления из непрерывно армированного бетона могут применяться и при реконструкции дорожных одежд нежесткого типа.

Из трех способов усиления дорожных одежд с цементобетонным покрытием предпочтительнее устройство слоя усиления из непрерывно армированного бетона. В этом случае слой усиления имеет свойства, близкие к свойствам материала существующего покрытия (цементобетона); кроме того, объемы и стоимость работ по ремонту дорожной одежды после ее усиления будут минимальными.

На практике усиление цементобетонных покрытий, чаще всего, производят путем укладки слоев асфальтобетона, причем конструкция, тип и марка асфальтобетона и технология производства работ определяются в зависимости от технической категории дороги и дорожно-климатической зоны.

Для автомобильных дорог высших категорий, а также дорог, расположенных в I-III дорожно-климатических зонах, применяют асфальтобетонные смеси типов А или Б первой марки.

Подготовительные работы при этом направлены в основном на устранение дефектов цементобетонного покрытия:

полностью разрушенные плиты удаляются и заменяются на новые монолитные, изготовленные на месте или на заводах ЖБИ;

пустоты под плитами и нарушение уклонов исправляются путем профилирования основания (при этом плиты снимаются) или нагнетания под плиты песка или цементного раствора;

сколы кромок и углов плит устраняют путем укладки асфальтобетонных (мелкозернистых или песчаных) смесей при толщине слоя до 6 см и цементобетонных более 6 см;

искажения продольного и поперечного профилей устраняют путем укладки выравнивающего слоя из песчаного или мелкозернистого асфальтобетона асфальтоукладчиками, оснащенными системами автоматики;

восстанавливают швы существующего покрытия и заливают их герметизирующей мастикой.

Перед укладкой выравнивающего слоя или покрытия производят розлив горячего битума (0,3-0,5 л/м²) или битумной эмульсии (0,6-0,8 л/м²).

Технология производства работ при усилении дорожных одежд с учетом повышения трещиностойкости слоя может выполняться следующими способами:

путем укладки толстыми слоями за один проход (толщина слоя 10-18 см в России, 14-26 см за рубежом);

использованием асфальтобетонных смесей на основе ПБВ;

армированием асфальтобетона в зонах швов цементобетонного покрытия геоматериалами;

армированием асфальтобетонных смесей металлическими или полимерными волокнами;

путем устройства в асфальтобетоне деформационных швов над швами существующего цементобетонного покрытия.

Наибольший эффект достигается при комплексном использовании нескольких способов одновременно.

В технологии укладки асфальтобетона толстыми слоями за один проход наибольшую сложность вызывает уплотнение, так как необходимо применять тяжелые катки массой 15-25 т и увеличивать число проходов катка по одному следу. Температура воздуха при укладке не должна быть ниже 5°С, а температура смеси - не ниже 140°С.

Для повышения эффективности уплотнения фирмы «Фогеле» и «АБГ» (Германия) разработали конструкции брусьев высокого уплотнения для асфальтоукладчиков (рис. 22.27).

Рис. 22.27. Схема расположения уплотняющего оборудования для асфальтоукладчиков фирмы «АБГ» (Германия):

1 - шнек; 2, 3 - трамбующие брусья; 4 - виброплита; h_сл - толщина слоя асфальтобетона

Рабочие органы представляют собой комбинацию трамбующих брусьев (прессующих планок) и виброплит. Амплитуда колебаний трамбующих брусьев последовательно составляет 0-12 мм и 3-8 мм, а виброплит 1,5-2,5 и 0,5-1,2 мм.

В конструкции рабочих органов фирмы «АБГ» предусмотрена возможность статического пригруза задней кромки виброплиты, а в конструкции фирмы «Фогеле» предусмотрено две секции уплотнения с чередованием трамбующих брусьев и виброплиты.

По зарубежным данным, достигалась степень уплотнения асфальтобетона до 1,02-1,03 после прохода асфальтоукладчика. При испытаниях в нашей стране асфальтоукладчиков этих фирм была достигнута степень уплотнения 0,96-0,99. Окончательное уплотнение проводилось пневмошинными и комбинированными катками массой 16-24 т.

Широкое использование асфальтобетонных смесей с ПБВ при реконструкции МКАД показало, что необходимо обеспечивать высокую точность дозирования полимера (применялся отечественный ДСТ), так как даже небольшая передозировка его вызывала невозможность уплотнения смеси из-за повышенной деформативности.

Армирование геоматериалами выполняется как непосредственно на контакте асфальтобетона с цементобетоном (в выравнивающем слое), так и в верхних слоях покрытия. Ширина укладываемого материала составляет 1,2-2,0 м над швами цементобетонного покрытия, причем для крепления геоматериалов применяют способы приклейки (вязким битумом или битумной эмульсией), крепления скобами или специальными гвоздями. При использовании геополотен производится их пропитка битумом (норма 0,8-1,0 л/м²).

Армирование асфальтобетонных смесей волокнами различной природы сопряжено с некоторыми технологическими трудностями при дозировании и приготовлении смеси. Металлические волокна представляют собой отрезки длиной 20-40 мм, диаметром 0,3-0,6 мм. Их содержание в смеси может изменяться в пределах 0,5-2,0 %. При содержании волокон 2,0 % прочность на изгиб слоя толщиной 5 см составила 8,0-12,5 МПа в зависимости от типа асфальтобетона. Однако, наличие волокон в верхнем слое покрытия не исключает их выход на поверхность и проколы шин в процессе движения автотранспорта. Поэтому эти смеси рекомендуется укладывать в основание или выравнивающий слой.

Полимерные волокна применяют как в виде отдельных отрезков (длина 5-40 мм), так и непрерывными нитями. Во втором случае обработка производится непосредственно на полотне дороги, когда волокна набрасываются воздухом на грунтовку (дозировка 80-120 г/м²). По поверхности может быть проведен розлив битума и рассыпан щебень (технология типа поверхностной обработки) или черный щебень. Затем укладывается слой асфальтобетона. При использовании обрезков волокон можно приготавливать смеси на АБЗ или производить работы на месте.

Устройство деформационных швов позволяет исключить бессистемное трещинообразование в асфальтобетоне покрытия. Поперечные швы в асфальтобетоне устраиваются над швами расширения, а при их отсутствии через 10-30 м в зависимости от средней температуры холодного месяца. Перед укладкой асфальтобетона над швами в цементобетоне укладывают рубероид или пергамин в два слоя на ширину не менее 7 толщин слоя асфальтобетона. Ширина шва 1,2-1,7 см, глубина не менее 1/3 толщины асфальтобетона, но не более толщины верхнего слоя при многослойном покрытии.

Устройство швов производится нарезчиками в полностью уплотненном и остывшем асфальтобетоне. Заполнение швов мастикой выполняется до наступления холодного периода времени и открытия движения транспорта.

Особые проблемы возникают при реконструкции автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями или покрытиями на цементобетонных основаниях, прослужившими очень длительный срок. Опыт показал, что не всегда целесообразно использовать старые цементобетонные покрытия в качестве оснований. За длительный срок предшествующей службы бетонные покрытия теряют свою прочность, покрываются многочисленными разнообразными по размерам и направлениям трещинами, выбоинами, на них появляются cколы кромок и швов и другие виды разрушений. Поверхность цементобетонных покрытий становится покрытой трудноудаляемой масляной пленкой, которая препятствует хорошему сцеплению между бетоном и новыми покрытиями. Неоднородность старого покрытия по прочности не гарантирует однородную прочность усиленной дорожной одежды.

В этом случае для обеспечения нормальной службы новой дорожной одежды старое цементобетонное покрытие или основание разбивают на куски перфораторами или бетоноломами. После удаления бетона и металла арматуры может оказаться необходимым замена старого песчаного слоя или повышение уровня земляного полотна за счет устройства морозоустойчивого слоя. В тех случаях, когда состояние песчаного основания позволяет оставить старый цементобетон на месте, из него выбирают металл арматуры, дополнительно измельчают обломки бетона и уплотняют тяжелыми катками. В ФРГ в качестве одного из основных способов использования старых цементобетонных покрытий на автомобильных магистралях довоенной постройки принято измельчение бетона на месте и уплотнение его тяжелыми стальными ударниками, сбрасываемыми подъемными кранами. В результате уплотнения поверхность старого цементобетонного покрытия понижается на 3-4 см. По такому слою, рассматривая его при расчетах прочности дорожной одежды как укрепленное грунтовое основание, возводят новую дорожную одежду. При сохранении существующего бетонного покрытия в составе будущей дорожной одежды приходится выравнивать старое покрытие слоем песка толщиной 5-10 см, обработанного битумом, и по нему укладывать новое покрытие такой толщины, чтобы оно не подвергалось трещинообразованию в результате воспроизводства трещин старого покрытия.