Классификация дорожных одежд

Классификация дорожных одежд

       Дорожная  одежда – уложенная на поверхность земляного полотна конструкция, которая состоит, как правило, из нескольких слоёв различных материалов, обладающих необходимой прочностью, ровностью и шероховатостью и обеспечивающая безопасное движение автомобилей с расчётными скоростями.

       Напряжения от колёс автомобилей в дорожной одежде затухают с глубиной, что позволяет проектировать её многослойной, применяя в отдельных её слоях материалы различной прочности.   

Конструктивные  слои дорожной одежды

1-поверхностная  обработка (слой износа)

2-верхний слой  покрытия

3-нижний слой  покрытия

4-верхний слой  основания

5-нижний слой  основания

6-дополнительный  слой

основания

7-подстилающий  грунт

(рабочий слой  земляного полотна) 

       Покрытие  дорожной одежды – верхний, наиболее прочный конструктивный слой дорожной одежды, непосредственно воспринимающий воздействие транспортных средств и природно-климатических факторов.

       Покрытие  обеспечивает необходимые транспортно-эксплуатационные качества дороги (ровность, коэффициент  сцепления).

       В конструкции покрытия, помимо основного  слоя, обеспечивающего необходимые  качества, предусматривается запасная толщина (слой износа), не учитываемая  при расчёте прочности и периодически восстанавливаемая по мере истирания. 

       Основание – несущая прочная часть одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, обработанного вяжущими материалами. Распределяет нагрузку, воспринятую от покрытия в подстилающий грунт.

       Дополнительные  слои основания – из материалов, устойчивых при увлажнении, –  устраиваются с целью обеспечения морозоустойчивости, дренажа, противодействия  пучинообразованию. 

       Подстилающий  грунт (рабочий слой земляного полотна) – тщательно уплотнённые слои земляного полотна, на которые укладывают дорожную одежду.  

Классификация дорожных одежд по СНиП 2.05.02-85  

       Дорожная  одежда должна обеспечить высокую надёжность и требуемые транспортно-эксплуатационные показателями в течение срока  службы (между капитальными ремонтами).

       Для капитальных типов – 15 лет.

       Для облегчённых типов – 10 лет.

       Для переходных типов – 6-8 лет.  

       Различают жёсткие и нежёсткие дорожные одежды.

       К жёстким дорожным одеждам следует относить одежды имеющие:

       -цементобетонные  монолитные покрытия;

       -асфальтобетонные  покрытия на основаниях из  цементобетона;

       -сборные  покрытия из железобетонных и  асфальтобетонных плит.         

       Асфальтобетонные  покрытия – самый распространенный тип покрытия, представляющий собой два или три слоя асфальтобетонной смеси, уложенные на прочное основание и тщательно уплотнённые, в результате чего образуется асфальтобетон.

       Асфальтобетон представляет собой искусственный  строительный материал, состоящий из подобранного по крупности каменного  скелета – щебня или гравия – и песка, связанных между собой смесью тонкого минерального порошка с битумом.

       Различают мелкозернистый и крупнозернистый  асфальтобетоны; горячий и холодный асфальтобетоны; типов А, Б, В и Г; марок I, II, III.

       Смеси с менее тщательным подбором каменного  скелета по крупности и из менее  прочных каменных материалов называют битумоминеральными. 

       Цементобетонные покрытия обладают высокой монолитностью и высокой сопротивляемостью нагрузкам.

       Изготавливаются из цементобетонных смесей – рационально  подобранная плотная смесь из цемента, воды, песка и щебня, образующая после твердения прочный искусственный  каменный материал.

       Строят  цементобетонные покрытия из цементобетонных  плит, отделённых друг от друга швами, необходимыми для компенсации изменения  их длины при колебаниях температуры.

       Различают швы расширения, сокращающиеся при  удлинении плит, и швы сжатия, расширяющиеся при укорочении плит (рис.1) .

       Для обеспечения совместной работы плит и сохранения их взаимного положения  в швы вводят стальные стержни  “штыри”, обеспечивающие возможность  изменения длины плит, но передающие с одной плиты на другую вертикальные нагрузки и частично изгибающие моменты.

       Износ цементобетонных покрытий незначителен, они долговечнее, чем другие виды покрытий.

       Недостатком при производстве работ по устройству цементобетонных покрытий является необходимость длительного ухода  за бетоном, пока он не приобретёт необходимую  прочность.

       Покрытия  из щебня и гравия, обработанные органическими вяжущими материалами, хорошо сопротивляются разрушающему действию движения автомобилей благодаря  прочному соединению каменных частиц вводимых вяжущим. Такие одежды водостойки.

       Разные  способы введения вяжущего в процессе строительства определяют различия в структуре получающихся покрытий.          

       Смешение  в специальных установках (стационарных или подвижных смесителях) обеспечивает хорошее обволакивание каменных частиц вяжущим материалом. При этом способе расход вяжущего меньше, чем, например, при способе пропитки или смешения на дороге.

Принудительное  перемешивание даёт возможность  использовать для покрытия материал, подобранный по крупности таким  образом, чтобы получить плотную  смесь, структура которой приближается к оптимальной. Битумоминеральные смеси образуют прочные покрытия, хорошо сопротивляющиеся нагрузкам.

       Пропитка  и полупропитка – введение разогретых вязких битумов или эмульсий в покрытие путём розлива по поверхности недоукатанного слоя щебня одинаковых размеров. После проникания разлитого битума в глубь россыпи, поверхность покрытия засыпают мелким щебнем и закатывают. Устойчивость покрытия по типу пропитки обеспечивается главным образом заклинкой щебня, создаваемой в процессе укатки. Недостатком этого типа покрытий является относительно большой расход вяжущих материалов. Битум, просачиваясь по пустотам россыпи каменных материалов, не проникает в точки контакта между щебёнками, где его действие было бы особенно эффективно, и образует сгустки в этих пустотах. 

       Поверхностная обработка – тонкий защитный слой, создаваемый на поверхности дорожной одежды  путём розлива битума с последующей засыпкой очень мелким щебнем. В зависимости от количества розливов битума различают одиночную и двойную поверхностную обработку. Поверхностная обработка повышает сопротивление покрытия износу и делает его водонепроницаемым, в результате чего во влажные периоды года покрытие остаётся сухим и имеет повышенный модуль деформации.        

 При  использовании щебня твёрдых  пород увеличивается коэффициент  сцепления и значительно повышается  безопасность движения.        

Щебёночные  покрытия и основания устраивают из щебёнок одинаковых, определённых размеров. Прочность щебёночных покрытий обеспечивается заклинкой, создаваемой при укатке. Решающим фактором в устойчивости покрытия служит внутреннее трение между щебёнками, а также связывающее действие каменной пыли, появляющейся при истирании щебёнок во время укатки. Истирание кромок и дробление щебёнок, а также проникание с поверхности грязи в процессе эксплуатации щебёночных покрытий приводит к появлению в них песчаных, пылеватых и глинистых частиц и к потере покрытием связности, особенно во влажные периоды года.        

 Щебёночные  покрытия обладают малым сопротивлением  износу при проезде автомобилей,  так как касательные усилия, возникающие  в контакте пневматических шин  и покрытия, нарушают эффект укатки. Поэтому, чаще всего щебёночные  покрытия используют для устройства  слоёв основания.         

       В покрытиях из естественного гравия или из искусственно подобранных по составу гравийных смесей прочность обеспечивается подбором скелета по принципу  оптимальной смеси, в которой поры между крупными частицами заполнены частицами более мелкими и смесь обладает малой пористостью. Связность обеспечивается мелкими частицами пыли и глины, входящими в состав материала. В сырое время года прочность покрытий снижается.  

       Мостовые – покрытия и основания, устроенные из отдельных, установленных вплотную друг к другу естественных и искусственных камней. Усовершенствованные мостовые, устраиваемые из брусчатки или клинкера, отличаются ровной поверхностью.  

       Дорожные  покрытия и основания из укреплённых  грунтов. Грунты, обработанные органическими вяжущими (битумами или эмульсиями) или цементом, приобретают прочность и устойчивость  против воздействия влажности, что позволяет использовать их как материал для конструктивных слоёв дорожных одежд. Для придания грунтам прочности их укрепляют введением скелетных добавок.

Покрытия переходного  типа:

• а — грунтовое, укрепленное вяжущими;
• б - гравийное;
• в — щебеночное;
• 1 — гравийная смесь (толщина слоя 20...25 см);
• 2 — слой щебня не менее 20 см (подстилающий слой из местных материалов — песка, гравия, дресвы и т. п. — не менее 10 см).

Щебеночные  покрытия. Щебеночные покрытия, так же как и гравийные, устраивают на дорогах IV и V категорий при небольшой интенсивности движения (до 200 автомобилей в сутки). Для устройства щебеночных покрытий применяют искусственно дробленый каменный материал, чаще известняковый, имеющий прочность при сжатии не ниже 600 кгс/см2.

Для нижних и средних  слоев щебеночных оснований и покрытий применяют фракционный щебень крупностью 40—70 и 70—120 мм; для верхних слоев оснований и покрытий — 40— 70 мм; для расклинивания — 5—10, 10—20 и 20—40 мм. Щебень слабых пород применяют размером более 70 мм.

Щебеночное покрытие устраивают на песчаном подстилающем слое. Для основания могут быть использованы другие местные материалы (шлак, ракушка, гравий).

Принцип устройства щебеночного покрытия заключается  в следующем. Щебень крупностью 40 мм и выше рассыпают на заранее подготовленное основание, выравнивают по заданному  профилю и предварительно уплотняют  катками до неподвижности щебенок. Затем для расклинивания последовательно  рассыпают более мелкий каменный материал — щебень крупностью 10—20 мм и 5—10 мм. Укаткой достигают полного  заклинивания щебенок. При укатке щебень поливают водой, которая облегчает  подвижность щебенок в процессе укатки и способствует цементации и  лучшему формированию покрытия.

Щебеночное покрытие устраивают в корытном профиле в  один слой толщиной 10—18 см, а при  толщине более 18 см — в два  слоя. Для нижнего слоя используют менее прочный щебень. Поверхности  покрытия придают поперечный уклон 30%о-

Щебеночное покрытие довольно быстро изнашивается и малоустойчиво при автомобильном движении. Касательные усилия от колес движущегося автомобиля расстраивают связность щебенок, в результате чего покрытие быстро разрушается. Чтобы повысить связность щебенок, водонепроницаемость покрытия и устранить пылимость, щебень обрабатывают битумными и дегтевыми материалами

Строительство щебеночных покрытий

Щебеночные покрытия можно строить двумя способами. При первом создают прочный каркас из щебня одного размера и затем заполняют поверхностные пустоты между мелкими фракциями с образованием плотной корки. Второй способ позволяет создать плотное покрытие из разномерного щебня. Поэтому первый называют способом заклинки, второй - способом плотных смесей. По прочности покрытия можно характеризовать модулем упругости 350-450 МГТа.

По конструкции  щебеночное покрытие чаще бывает двухслойным  на песчаном основании. Основанием может  служить шлак, гравийный и другие местные материалы. Щебень твердых  пород не должен быть крупнее 0,85 толщины  уплотненного слоя, мягких пород-0,9. При  строительстве щебеночного покрытия сначала отсыпают обочины, затем  рассыпают щебень, но можно начать с россыпи щебня, а потом присыпать  обочины.

Щебень доставляют на дорогу в автомобилях-самосвалах, а разравнивают либо при помощи распределителя, либо бульдозера или автогрейдера. Во избежание загрязнения, рассыпаемый  щебень не оставляют неуплотненным  более 3-5 дней. Уплотнение щебеночного  слоя начинают от обочины, захватывая их на ширину 20-25 см.

Толщина щебеночного  покрытия вместе с основанием зависит  от состава и интенсивности движения по дороге, качества щебня и материала, из которого построен дополнительный слои основания. Наибольшая толщина уплотненного щебеночного слоя зависит также от уплотняющих машин: катками можно уплотнить слой 16-20 см, виброкатками 25-30.

На дорогах IV и V категорий применяют щебеночные покрытия. Щебень разделяют по размерам и прочности (по износу в полочном барабане). По форме щебень должен быть близок к кубу. В зависимости от крупности его делят на фракции.

Щебень должен быть чистым, не засоренным землей и  глинистыми частицами. Щебеночное покрытие состоит из нескольких слоев. Для  нижних и средних слоев применяют  фракционный щебень крупностью 40-70 (70-120) мм, верхних 40- 70 мм; расклинивания - 5-10, 10-15 и 20-40 мм.

Нижний слой должен быть не тоньше 12-16 см в рыхлом теле, а верхний- около 10 см. Для нижнего слоя используется крупный щебень из камня мягких пород, для верхнего- средний и мелкий более твердых пород.

Технологическая последовательность устройства покрытия состоит из россыпи и разравнивания  щебня с последующим уплотнением  самоходными катками с гладкими металлическими вальцами. По массе  и удельному линейному давлению катки бывают: легкие - 0,6-4 т, средние - 8 т, тяжелые-13-18 т.

Строительство щебеночного  покрытия по способу заклинки на песчаном основании при бескорытном профиле осуществляют на семи захватах:

I-доставка автомобилями-самосвалами  щебня размером 40-70 (70--120) мм, разгрузка  его на песчаный слой или  в бункер распределителя; перемещение  щебня от края россыпи и  разравнивание его бульдозером  или распределителем, передвигающимися  по рассыпанному щебню;

II- подвозка песка  на обочины для создания упора  щебеночной россыпи, разравнивание  его на обочине автогрейдером;

III - уплотнение  обочин катками, уплотнение россыпи  тяжелыми катками, поливка россыпи  и обочин;

IV - доставка щебня  20-40 (40-70) мм и выгрузка, распределение  щебня и уплотнение катками;

V - доставка щебня  5-10 (20-40) мм и распределение его  щебнераспределителем, уплотнение легкими катками, в случае "необходимости поливка водой;

VI - подвозка каменной  мелочи размером до 5 мм (5-20), распределение  его из подвесного бункера  при движении автомобиля-самосвала  задним ходом, поливка водой  и уплотнение легкими катками;

VII - приемка щебеночного  покрытия, уход с регулированием  движения транспортных средств.

Об окончании  уплотнения свидетельствуют розная поверхность проезжей части, отсутствие следа после прохода катка, раздавливание  вальцами катка (а не вдавливание) щебенок, положенных на поверхность покрытия.

Благодаря взаимному  заклиниванию щебня и цементирующей  способности каменной пыли получается прочная кора с ровным и плотным  поверхностным слоем. Недостаток в  том, что между шиной колеса и  поверхностью покрытия возникает «вакуум» и поверхностный слой подвергается разрушению от всасывающего действия автомобильных шин.

Щебеночные  основания, устраиваемые методом заклинки, соответствующие ГОСТ 25607-94

  Примечание. Для слоя: в числителе - из легкоуплотняемого щебня; в знаменателе - из трудноуплотняемого щебня. 

Технологический процесс строительства гравийных и крупнощебеночных покрытий включает следующие операции: профилирование полотна с приданием поперечного уклона 10-20% (при серповидном и бескорытном профиле) или устройство корыта; россыпь песка, других местных материалов или улучшение грунта земляного полотна добавками, разравнивание их, смешивание с грунтом дисковыми боронами и автогрейдерами в целях уменьшения толщины гравийного или крупнощебеночного слоя; уплотнение нижнего слоя основания;

вывозка материала  в корыто или россыпь непосредственно  в покрытие распределителями; разравнивание  первого слоя гравийного или крупнощебеночного покрытия, иногда с добавками, в основном мелкозема, для увеличения связности; уплотнение первого слоя, доставка и распределение материала для верхнего слоя гравийного или крупнощебеночного покрытия и дополнительных слоев, если они предусмотрены;

перемешивание гравийного или щебеночного материала с  добавками; окончательное профилирование; уплотнение верхнего слоя;

досыпка, выправление  и уплотнение обочин. Распределен ние материала производят бульдозером или автогрейдером, реже щебнеукладчиком ДС-54. Добавляемый мелкозем перемешивают дисковыми боронами, а затем автогрейдером.

Для уплотнения применяют  прицепные и самоходные катки  легкие, средние и тяжелые с  металлическими вальцами и на пневматических шинах. Начинают уплотнение легкими  катками, а заканчивают катками  средними и тяжелыми. Уплотнение начинают от обочины, захватывая ее первым проходом не менее чем на 25-30 см по ширине. Признаком окончания уплотнения данным катком служит отсутствие заметного  следа после его прохода, полное прекращение движения волны перед  вальцом;

более объективное - плотность и остаточная пористость уплотненного гравийного материала, а  также сопротивление движению катка. Окончательное уплотнение гравийного покрытия достигают лишь в результате систематического профилирования после  дождей и регулирования движения (обычно через 2-3 месяца).

Деформация нежесткой  дорожной одежды под действием нагрузки от колеса показана на рис. Под колесом образуется чаша прогиба, в зоне которой в верхних слоях покрытия происходит сжатие материала, а в нижних – растяжение. Растягивающие напряжения в нижних маловязких слоях могут вызывать сдвиг частиц и остаточные деформации. Грунт и маловязкие материалы (гравий, песок, щебень) хорошо работают на сжатие, но плохо воспринимают растягивающие напряжения, и только такие материалы, как асфальтобетон, грунты, укреплённые вяжущими, могут выдерживать небольшие растягивающие напряжения.  
Покрытие определяет собой эксплутационные качества одежды в целом (ровность, сцепление колёс с поверхностью дороги и пр.). Основание одежды устраивают из одного, двух и более конструктивных слоёв. Оно является основным несущим элементом одежды, определяющим её прочность. В состав основания в ряде случаев вводят дополнительный слой из песка и других местных материалов (его называют подстилающим), служащий для выравнивания поверхности земляного полотна, дренажа одежды и обеспечения её необходимой морозоустойчивости. Дорожная одежда и земляное полотно составляют дорожную конструкцию. 
 
Рис. Деформации нежёсткой дорожной одежды на пределе прочности под действием нагрузки от колеса. 

   
  В соответствии со СНиП 2.05.02-85 дорожные одежды в зависимости от  
  
вида покрытия, материалов и способов их укладки подразделяются на четыре типа: усовершенствованные капитальные, усовершенствованные облегчённые, переходные и низшие. 
Дорожные одежды с покрытием переходного типа, которые имеют наибольшее распространение на автомобильных дорогах, рассчитывают на воздействие подвижных нагрузок только по двум критериям – упругому прогибу и сдвигу в грунте при соответствующем уровне надёжности. Под уровнем надёжности подразумевается вероятность безотказной работы конструкции в течении всего периода между капитальными ремонтами. 
 
 
 

  Литература 

  СНиП 2.05.02-85

      Книга В. Ф. Бабкова, О. В. Андреева "Проектирование автодорог", части 1 и 2, 1979 года

      Борис Иосифович Каменецкий Иван Гаврилович Кошкин «АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  АТИК 

  Факультет Инженерии и Транспорта 
 
 
 
 

  Реферат 

  по дисциплине Автомобильные дороги 

  на тему: Дорожная одежда. Щебеночное покрытие дороги. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Подготовил: студент группы ИМТ-320 Сурду А.

  Проверил: преподаватель Ладыжинский А.П. 
 

  2011