Курская область, г. Железногорск

+7 (47148) 9-35-97

Последние статьи

Армирование асфальта как способ повышения его долговечности

         Вопрос армирования дорожного покрытия отнюдь не праздный, поскольку основная масса автодорог и улиц покрыта асфальтобетоном, а его зачастую плачевное состояние и быстрое, в течение нескольких лет, разрушение знакомо каждому, кто движется на своих или муниципальных колесах.

Качество асфальтирования и срок службы асфальтобетона зависит как от качества основания, на которое он уложен, так и от свойств, присущих самой природе асфальтобетонного покрытия.

Асфальтобетонные покрытия, обладающие хорошей сопротивляемостью кратковременным нагрузкам, имеют невысокую прочность на растяжение при изгибе и недостаточную распределяющую способность при многократном приложении нагрузки. Поэтому возникающие в процессе эксплуатации асфальтобетонного покрытия усталостные и отраженные трещины, интенсивно развиваясь, приводят к его преждевременному разрушению.

Уже давно во всем мире, срок службы асфальтобетонного покрытия повышают путем его армирования геосетками. Сегодня на рынке существуют геосетки из стекловолокна, полиэстера, из базальтовых волокон и ряд других.

По результатам многочисленных лабораторных исследований и опыту эксплуатации, к армирующим геосеткам предъявляются следующие требования:

  • модуль упругости армирующего материала должен быть больше модуля упругости асфальтобетона для того, чтобы воспринять растягивающие усилия аналогично тому, как это происходит в железобетоне;
  • сцепление между асфальтом и армирующим материалом должно быть очень хорошим для того, чтобы распределить растягивающие напряжения в материале армирования в смежные участки асфальтобетонного покрытия. При этом должны быть учтены два важных фактора, влияющие на прочность этого сцепления:
  • разница между коэффициентами температурного расширения асфальтобетона и армирующего материала должна быть как можно меньше, так как при перепадах температур возникают вторичные локальные напряжения в месте их соединения, которые могут превысить предельные значения, и система перестанет работать как единое целое. Примером может служить отличное поведение железобетона, где сталь и бетон имеют одинаковые коэффициенты температурного расширения;
  • модуль упругости материала армирования не должен на несколько порядков превышать модуля упругости асфальтобетона. Это объясняется тем, что, являясь упруго-пластичным материалом, асфальтобетон под транспортной (динамической) нагрузкой ведет себя как упругий материал, воспринимает напряжения и перераспределяет нагрузку на большую площадь нижележащих слоев совместно с армирующим материалом. Если применить слишком жесткое армирование, основная часть растягивающих напряжений будет восприниматься именно им. Эти напряжения должны передаваться в слои асфальта через силы сцепления и потребовалась бы очень большая площадь заделки армирования в асфальт, чтобы напряжения не превысили сил сцепления армирования с асфальтом.
Характеристики некоторых материалов и готовых изделий
Наименование Модуль упругости, Н/мм2
Асфальт 1000 – 7000
Бетон 20000 – 40000
Сталь 200000 – 210000
Стекловолокно 69000
Полиэстерное волокно 12000 – 18000
Пряди геосетки Хателит из полиэстера 7300
Пряди геосетки из базальта 35000

Анализируя приведенные данные с изложенных выше позиций, можно понять, почему такие материалы, как стекло, сталь или базальт работают в паре с асфальтобетоном хуже, чем полиэстер.

Разница между модулями упругости стекловолокна, стали, базальта, с одной стороны, и асфальтобетона — с другой, вызывают проблемы с прочностью сцепления между ними. Армирование упомянутыми материалами было бы возможно, если бы армирующий материал простирался на всю ширину проезжей части и по ее краям было бы обеспечено достаточное их закрепление. В противном случае армирование будет просто выдернуто из асфальтобетона.

Имеются примеры применения стеклосеток для армирования асфальтобетона при недостаточной длине заделки сетки в асфальтобетоне. Допускаемые силы сцепления между сеткой и асфальтобетоном оказываются превышенными, происходит расслоение между сеткой и асфальтобетоном, и под влиянием динамических транспортных нагрузок появляются относительные перемещения между сеткой и асфальтом, которые приводят к полному разрушению стеклянных волокон. Это было выяснено при взятии кернов, когда от стеклосетки остался только белый порошок после нескольких лет эксплуатации.

На материал армирования не должны влиять динамические нагрузки от движущихся транспортных средств, иначе армирование будет плохо работать в договременной перспективе. Проведенные исследования показали, что стеклосетки плохо переносят динамические нагрузки. Разрывное усилие испытанных стеклосеток упало до 20–30 % от первоначального значения после 1000 циклов нагружения, и ни одна из них не выдержала 5000 циклов нагружения, в то время как Хателит успешно выдержал 6000 циклов.

Исследования армирующей сетки из стекловолокна показали неутешительные результаты при различных условиях. На двух различных участках дорог исследовалось поведение асфальтобетона, армированного стеклосеткой, и неармированного, в течение четырех лет.

На первом участке покрытие, армированное стеклосеткой, имело гораздо больше трещин на проезжей части, чем неармированное.

На втором участке окончательный осмотр показал отсутствие трещин в переходной зоне как армированного, так и неармированного покрытия. В то же время стеклосетка не предотвратила появления трещин в зоне пересечения со старыми железнодорожными путями.

Таким образом, основываясь на результатах исследований не рекомендуется использовать стеклосетку в качестве трещинопрерывающего армирования.

Наиболее серьезный подход к выбору армирования асфальтобетонных покрытий следует проявлять при сооружении взлетно-посадочных полос аэродромов с асфальтобетонным покрытием. Ведь выбоины в асфальте на проезжей части заставляют водителей снижать скорость и лишь иногда ведут к повреждению подвески автомобиля. Нарушение же целостности асфальтобетона на взлетно-посадочной полосе — прямой путь к катастрофе с человеческими жертвами.

Наиболее оптимальным выбором для армирования асфальтобетона по сравнению со стеклосеткой является армирующая сетка типа Хателит. Данный тип сетки имеет достаточно высокие технико-экономические показатели:

  • значительное снижение толщины асфальтобетона;
  • повышение его трещиностойкости в 3 раза и более;
  • увеличение ресурса покрытия и снижение эксплуатационных затрат на его содержание.

Применение же армирующих сеток из стекловолокна не дало положительного эффекта в силу их невысоких физико-механических характеристик и неспособности эффективно препятствовать развитию трещин в асфальтобетоне.

Несмотря на то, что постоянно разрабатываются новые виды армирующих сеток из стекловолокна, их эффективность и долговечность остается значительно ниже, чем у полиэстерных сеток типа Хателит.

Наиболее эффективными геосетками являются сетки Хателит С по следующим показателям:

  • армирующие нити сеток выполнены из полиэстера и по сравнению с нитями из стекловолокна хорошо воспринимают не только напряжения в горизонтальной плоскости, но и напряжения от многократных вертикальных нагрузок. Нити из полиэстера устойчивы к воздействию от вертикальных напряжений и деформаций. Нити из стекла не воспринимают вертикальных деформаций и напряжения;
  • уже в заводских условиях сетка обработана битумом, что обеспечивает хорошее сцепление с асфальтобетоном;
  • является композиционным материалом. Помимо армирующих нитей сетки имеют геотекстильную основу, что обеспечивает при укладке проектное положение сетки без дополнительных операций;
  • размеры ячейки армирующих сеток должны быть равны удвоенному размеру наибольшей фракции щебня. Для мелкозернистого асфальтобетона оптимальный размер ячейки сетки 40х40 мм.

Также следует отметить, что при динамических испытаниях образцов на изгиб при максимальных значениях растягивающих напряжений, равных 10 МПа, количество циклов до разрушения у образца с Хателитом С в 13 раз выше, чем у образца с базальтовой сеткой. При трехкратном прохождении уплотняющего катка базальтовая сетка потеряла почти 50 % прочности (Хателит С — 10 %), а при 5 проходах — 60 % (Хателит С — 13 %). Таким образом, очевидна тенденция потери базальтовой сеткой своей прочности, снижения способности к деформациям и разрушения при увеличении количества циклов уплотнения или просто проходов тяжелого автотранспорта при дорожных работах. Для сравнения, у Хателит С коэффициент механических повреждений даже при 5-ти кратном уплотнении оставался в пределах допустимого — не превышал 1,15.

Исследования на сдвигоустойчивость показали, что для керна с Хателит С она равна 34 кН/м (вследствие хорошей битумной пропитки, оплавления и уплотнения нетканого материала, нанесенного на сетку), а для керна с базальтовой сеткой сдвигоустойчивость составила 6 кН/м при минимально допускаемой величине 15 кН/м.

Кроме того, расход 70 % битумной эмульсии при укладке сетки Хателит С составляет 0,3–0,5 л/м.кв., а при укладке сетки из базальта — 1,0–1,2 л/м.кв.

Наши контакты

тел.: +7 (47148) 9-31-87

 

Место расположения:

307178, Россия, Курская область, г. Железногорск, Промплощадка 2

 

Для корреспонденции:

307178, Россия, Курская область, г. Железногорск, Обогатителей д. 6/3

 

E-mail: stroymasterl@yandex.ru