Бетонні чи Асфальтобетонні дороги — що краще?

Стaттi Технології

6 Сер 2020, 14:29

eye-icon

665

comment-icon

0

Питома вага бетонних доріг у світі зростає. У США на основі цієї технології побудовано 50% федеральних трас, у Європейському Союзі на них припадає 30% від загальної кількості автомагістралей.

В Україні бетонні дороги становлять менше ніж 1% від загальної протяжності доріг із твердим покриттям. Зараз інтерес до них зростає. Так, у ході реконструкції магістралі Н-31 будується траса з цементобетонним покриттям і така ж автомобільна дорога державного значення Н-14 Олександрівка-Кропивницький-Миколаїв. Укравтодор презентував Програму розвитку цементобетонних доріг в Україні, згідно з якою до 2040 року частка таких доріг збільшиться до 30%.

Класифікація автодоріг

Вимоги, які пред’являють до дорожнього покриття, залежать від важливості тих чи інших трас, транспортних потоків, які по ним проходять.

Згідно з Законом України “Про автомобільні дороги”, траси загального користування поділяються на дороги місцевого і державного значення. Останні теж діляться — на міжнародні, національні, регіональні та територіальні. Міжнародні дороги з’єднані з міжнародними транспортними коридорами. Вони крім інших забезпечують міжнародні автоперевезення. Їх спрощено можна визначити як магістральні.

Регіональні з’єднують між собою області України, порти міжнародного значення, курорти з міжнародними дорогами і міжнародні дороги одна з одною.

Наступний клас — територіальні автодороги. Їх мережа з’єднує адміністративні центри областей, районів, дороги від аеропортів і залізничних вузлів.

Дороги місцевого значення бувають обласні та районні. Призначення обласних зрозуміло з їх назви. Районні з’єднують районні центри, населені пункти між собою, великі підприємства в межах району.

Типи дорожнього покриття

Автомобільні дороги по конструкції поверхні діляться на два основних типи: нежорсткі (асфальтобетон) і жорсткі (цементобетон).

Асфальтобетон (або просто — асфальт) являє собою суміш кам’яних заповнювачів, в’яжучого — бітуму і добавок-модифікаторів. Коли для виготовлення матеріалу використовують в’язкий бітум, то суміш називають гарячою; якщо рідкий бітум — холодною. Хоча в обох випадках асфальтобетон готують в гарячому стані (130-180°С). Але в другому — укладають при температурі близько 30°С. Для щільності і рівності асфальтове покриття ущільнюють важкими котками.

Цементобетон (бетон) утворюється від застигання заповнювачів із в’яжучим. Але в якості останнього використовують цемент з різними добавками (пластифікатори, повітрявтягувальні добавки). В суміш додають воду.

Повітровтягувальна добавка необхідна для створення в бетоні мікропор, щоб підвищити його морозостійкість. Пори дозволяють воді, що міститься у бетонній суміші, розширюватися при заморожуванні без нанесення шкоди матеріалу.

Суперпластифікатор істотно знижує кількість води в бетоні, підвищує рухливість і пластичність матеріалу, збільшуючи міцність бетонної суміші на вигин.

Особливості технології будівництва бетонних доріг

Будівництво бетонної дороги включає певні етапи. На проєктуванні зупинятися не будемо — воно завжди передує будь-якому будівництву.

Улаштування дороги з бетону передбачає наступні етапи:

  • підготовка,
  • підсипка і ущільнення,
  • влаштування опалубки,
  • армування,
  • заливка бетоном,
  • нарізка деформаційних швів,
  • догляд за бетоном,
  • подальший догляд за бетонним покриттям.

Технологія будівництва бетонних доріг на прикладі промбази

Попри те, що дороги, які знаходяться на території промислових майданчиків програють автомагістралям по протяжності, про універсальні принципи будівництва бетонок можна говорити на їх прикладі.

  1. Підготовка. Так само, як і при будівництві асфальтових доріг, спочатку готують ґрунтову основу. Її формують грейдерами та укочують котками на глибину близько 30 см. За необхідності зволожують або навпаки — проводять заходи зі зниження вологи. Поверхні надають ухил від середини до краю у 2-4°. З боків облаштовують лотки або укоси для відводу води.
  2. Облаштування шару підсипки. Зі шлаку, відсіву, піску або піщано-гравійної суміші формують шар підсипки товщиною 20-40 см. У якості в’яжучого, для скріплення підсипки, використовують портландцемент, шлаки металургійного виробництва, вапно, золу від згоряння вугілля, тощо. На шар підсипки укладають гідроізоляційну плівку, щоб запобігти втраті цементного молочка. 
  3. Опалубку (допоміжну конструкцію для надання дорозі заданих параметрів) роблять з деревини або металу і тільки для заливки рідкого бетону. 
    Опалубка — допоміжна конструкція, яка тримає бетон “у формі”.

    Відразу відзначимо, що на трасах зазвичай її застосовують тільки поперечно — на початку і в технологічних розривах. Її висота відповідає товщині бетонного шару дороги (зазвичай 10-15 см). Товщина пластин опалубки — близько 50 мм. Її змащують спеціальною речовиною, щоб після застигання бетону можна було вийняти. Щоб зафіксувати, підсипку заливають тонким шаром низькоякісного бетону для дорожнього покриття. Сучасні бетоноукладачі оснащуються “ковзаючою”, тобто рухомою опалубкою. Вона відразу формує цементобетонне покриття заданої ширини і товщини.

  4. Армування. Укладають сітку арматури, потім бетоном доводять до заданої товщини. Арматурний каркас запобігає розтріскування бетону під великими вантажівками.
  5. Заливка бетоном. Після армування і заливки, бетонну масу розрівнюють і ущільнюють плаваючою віброрейкою і занурювальною вібробулавою. Наразі рідкі бетони застосовують рідко. Найчастіше будують дороги з жорсткого бетону. Його ущільнення проводить сам бетоноукладач. Такий бетон “тримає” форму відразу після укладання.
  6. Нарізка деформаційних швів. Технологія будівництва бетонної дороги включає облаштування деформаційних швів. Через кожні 18 м їх формують за допомогою досок, а потім, коли міцність бетону досягне 50-60%, нарізають з відстанню 6 м. Для цього використовують інструмент, який називається швонарізчик. Шви дають простір для розширення матеріалу при нагріванні влітку. Від проникнення води шви захищають мастикою.
  7. Догляд за бетоном. Головне після укладання підтримання водного балансу. Є небезпека, що в період набору міцності (48-72 діб) матеріал занадто швидко втратить воду і розтріскається. Щоб цього не сталося, його вкривають захисними плівками або періодично поливають водою.
  8. Подальший догляд за бетонним покриттям. Яким би міцним воно не було, бетонне покриття весь термін експлуатації теж потребує певного догляду. За ним треба перш за все спостерігати. Не втратити час, поки тріщини, які утворилися, не встигли розвинутися в довжину, вшир і вглиб. Вчасно закрити їх спеціальною шпаклівкою або бетонним розчином. Без цього виникне розлом. Своєчасно чистити деформаційні шви. Інакше від температурного розширення плити здибляться, стануть налазити одна на іншу. Прикладом неправильного утримання стала побудована вісім років тому бетонна траса Харків-Сімферополь-Алушта-Ялта. Зараз там плити вздиблені, дорога потребує серйозного ремонту. Названі вище дефекти можна усунути тільки радикальними заходами — зняти і замінити всю пошкоджену ділянку полотна.
    Щоб бетонна дорога витримувала навантаження і залишалася в хорошому стані довгі роки, потрібно дотримуватися технології при її укладанні і доглядати за нею під час експлуатації. Так, вже практично десять років відмінно служить бетонна дорога Київ-Ковель-Яготин. Коли немає можливості забезпечити спостереження і належний догляд, поверхню бетону покривають асфальтом. Комбіноване покриття дуже поширене в Європі, наприклад — Німеччини.

Міжнародні та національні дороги будувати складніше

Найбільш навантажені — транспортні потоки на міжнародних і національних автошляхах. Щоб не займати занадто багато землі і не будувати монстри на багато десятків метрів в ширину, траси розвантажують, упорядкувавши потік і збільшивши швидкість руху машин. Це можливо тільки забезпечивши високоякісне покриття — без поперечних і поздовжніх хвиль. Для цього підрядники використовують самі передові технології і досконалу техніку.

Для будівництва якісних доріг потрібна сучасна техніка.

Її оснащують автоматичними системами позиціонування. Змінна опалубка на бетоноукладачах відразу формує цементобетонне покриття заданої ширини і товщини.

Зазвичай шари доріг міжнародного і національного значення мають такі параметри:

  1. 30 см перший шар — це стабілізація ґрунту (ущільнений грунт із додаванням 2% цементу).
  2. 30 см другий шар — щебенево-піщана суміш і 4% цементу.
  3. 18 см третій шар — “тощий” бетон марки М100.
  4. Поліетиленова плівка — укладається між “тощим” і важким бетоном для ізоляції шарів.
  5. 26 см четвертий шар, основний — важкий бетон марки М450.

Цікаво, що: бувають і безарматурні бетонні дороги, а точніше — бетонні покриття.

Укладання бетону за технологією RCC (Roller-Compacted Concrete).

Облаштування шару без арматури значно здешевлює будівництво. Така технологія називається RCC (Roller-Compacted Concrete) — бетон, покладений за допомогою ущільнення котками. Бетон укладають широкими, відносно тонкими шарами і ущільнюють. За такою технологією “укоченого бетону” часто укладають дорожнє покриття в США і Європі, зокрема Німеччині. Поверх силової конструкції укладають зношувальний шар асфальтобетону. Тоді поверхню укочують, як у звичайній асфальтовій дорозі.

Якщо дорогу укладають з плит, то найчастіше товщина дорожньої плити складає від 140 до 180 мм.

Чим цементобетон відрізняється від асфальтобетону

Розповідаємо про основні переваги та недоліки бетонних доріг і дорожнього покриття з асфальтобетону.

Бетонні дороги міцні, морозостійкі, екологічні та безпечні.

Переваги бетонних доріг

  1. Міцність. За даним показником дороги з бетону в рази і навіть десятки разів перевищують асфальтові. А це дозволяє уникнути проблем, які з року в рік виникають в Україні. У самий пік високих температур, коли асфальтове покриття стає пластичним, дорогами йде важка техніка: вантажівки з урожаєм сільськогосподарських культур, продуктами його переробки, важка сільськогосподарська та будівельна техніка. Від цього дороги руйнуються і на них утворюються колії. Зараз з цим планують боротися шляхом зважування вантажівок та забороною їх пересування в спекотну погоду. Температура плавлення бетону перевищує 1000°С, тому літня спека на його жорсткість не впливає. Цементобетонна дорога може без шкоди витримати в багато разів більші вантажі і потоки.
  2. Зносостійкість і стійкість до впливу морозу. За цими показниками бетон теж значно краще асфальту. З роками міцність бетонного покриття доріг навіть зростає. Його, як асфальтобетон, не змивають осінні та весняні зливи, паводки. Тому капітальний ремонт бетонної дороги проводиться через 25-30 років, а повний термін служби бетонної дороги перевищує 50 років.
  3. Зниження витрати пального. На твердому бетонному полотні опір коченню коліс нижче, ніж на асфальтобетонному, і тому зменшується витрата пального: економія може досягати 5-10%.
  4. Екологічна складова. Для виготовлення асфальтобетону в якості в’яжучих можуть застосовувати досить шкідливі нафтопродукти, а для цементобетону — вапняк і гіпс. Крім цього, бетонна поверхня мало стирається, практично не утворює пилу.
  5. Безпека. Зчеплення коліс із дорогою завжди добре: шини не ковзають ні по сухому, ні по мокрому бетону. Особливо цим відрізняються покриття, зроблені за технологією “тихого” бетону. Їх покривають суспензиями, які не дають “схопитися” матеріалу на глибину 5-10 мм. Поки він набирає міцність, шини додадуть йому структуру таку ж, як у асфальтобетону. Крім того, такі доріг менше шумлять під колесами.
  6. Експлуатаційні витрати. Протягом терміну експлуатації витрати на ремонт траси з бетону в кілька разів менші.

Недоліки доріг з бетону

  1. Терміни будівництва. Цементобетонна дорога складніша за конструкцією і самим процесом будівництва. Наприклад, кожному із шарів цементобетона для набрання міцності 70% необхідно кілька тижнів. Тому будівництво йде повільно, рух відкривається нескоро.
  2. При недотриманні технології, всі переваги втрачаються. Якщо строго не дотримуватися технології будівництва і утримання, можна звести до нуля всі переваги бетону. Порушено технологію складання розчину і твердіння полотна, верхній шар скоро почне кришитися. Якщо своєчасно не оброблені водозахистом шви, вода буде проникати вглиб і зруйнує матеріал, корозія — арматуру. Тоді через півтора-два десятка років на утримання бетонної дороги доведеться витрачати стільки ж, скільки і на асфальтобетонну. 
  3. Цементобетонні дороги більш шумні, особливо — ті, що побудовані за старими технологіями, тоді як більш пористий і пластичний асфальтобетон краще поглинає шуми.
  4. Цементобетонні дороги дуже чутливі до опадів, ґрунтових вод, циклічного заморожування-відтавання, протиожеледних розчинів. Такій дорозі потрібен особливий антикорозійний захист. Він забезпечується високою якістю кам’яних матеріалів, застосуванням спеціальних цементів, пристроєм дренуючих конструкцій, ізоляцією швів.
Щоб бетонна дорога витримувала навантаження і залишалася у хорошому стані довгі роки, треба дотримуватися технології при її укладанні і доглядати за нею під час експлуатації.

Однозначно сказати, що краще: бетон або асфальт, не можна. Питання про застосування того чи іншого матеріалу вирішується з урахуванням конкретних вимог до дороги і можливостей підрядників. Українські дорожньо-будівельні компанії починають освоювати передові світові технології в галузі облаштування бетонних покриттів, на об’єктах застосовуються сучасні бетоноукладочні комплекси, науковці проводять постійні дослідження для поліпшення й оптимізації матеріалів для будівництва.

Правда чи вигадки?

Існують два міфи, які “виправдовують” практично відсутність будівництва доріг з бетону в Україні. Проаналізуємо їх.

Перший: “Вартість будівництва 1 км автодороги з бетону більше, ніж з асфальту”. Однак, за розрахунками деяких експертів, собівартість будівництва і утримання одного кілометра бетонної дороги втричі менше собівартості 1 км асфальтобетонної. Тут слід зазначити, що враховується весь термін експлуатації дороги. Думки інших експертів не такі оптимістичні. Але більшість все ж вважають, що бетонна дорога дешевше асфальтової.

Другий: “Бетонні дороги менш якісні”. Така думка ґрунтується на порівняннях із дорогами, які побудовані за старими технологіями. Так, дійсно, є два моменти, які підтримують цю думку. Перший: колеса на бетоні сильніше шумлять. Таке твердження особливо справедливо для доріг, поверхня яких зношена або має поперечну насічку. Другий: після зими поверхневий шар бетону лущиться. Таких недоліків позбавлені дороги з сучасним захисним покриттям поверхні, а також комбіновані.

На що розраховувати?

У будівництві бетонних доріг все більше застосовуються сучасні технології. З’явилися бетони, що мають високу стійкість до розтріскування поверхні і морозостійкості. Нові технології в дорожньому будівництві сприятимуть уникненню незапланованих ремонтів та збільшенню міжремонтних періодів. У складі сумішей для цементобетонних доріг все ширше застосовуються відсіви дроблення гірничих порід, дрібні й дуже дрібні піски. Введення їх до складу матеріалу підвищує зносостійкість, розширює сировинну базу і сприяє утилізації відходів.

Розробляються методи прискореного ремонту бетонних доріг. Серед них — застосування наноматеріалів.

Розробляються нові варіанти застосування жорсткого укочуваного бетону. Завдяки ущільненню, формуванню щільної структури, матеріал містить мінімум води і цементу. Це його здешевлює.

Наразі українські компанії вже збільшують закупки обладнання для будівництва бетонних доріг. На фото бетоноукладач Gomaco, за допомогою якого “Автомагістраль-Південь” виконувала роботи в Одеському аеропорту.

Щоб збільшити обсяги будівництва бетонних доріг в країні, підрядникам доведеться крім існуючого обладнання купити й суто специфічне — наприклад, бетоноукладачі. Але, в цілому, для країни дороги з бетону вигідніше асфальтових. На бетонному полотні менше витрата пального. Для будівництва потрібно менше або й зовсім не потрібно закуповувати за кордоном бітуми і дорогі добавки. Збільшення обсягів їх будівництва багато в чому залежить від державних органів. Стимулами може бути, наприклад, використання нецінових критеріїв в тендерних умовах.

Підпишись на нашу розсилку

Дайджест головних новин, презентації обладнання, огляди заходів і багато іншого.

*

* Ці поля обов'язкові для заповнення.

Залишити коментар:

Advertisement

Скреперы K-Tec

Матеріали по темі

Інтелектуальна безпілотна спецтехніка: тести і перспективи

Інтелектуальна безпілотна спецтехніка: тести і перспективи

Розповідаємо про перспективи роботизації будівельної та землерийної техніки. Інтелектуальні навантажувачі та екскаватори, яким не потрібен водій.

1 день.тому

eye-icon

2

comment-icon

0

Нові технології і матеріали, які застосовуються у дорожньому будівництві в Україні

Нові технології і матеріали, які застосовуються у дорожньому будівництві в Україні

У 2020 році на українських дорогах застосовують безліч нових технологій і методів. Деякі з них - вперше. Майданчиком для впровадження інновацій стало виконання програми "Велике будівництво". Віброрезонансна деструктурізація, укочюваний бетон, використання шлаків, ущільнення бетону віброрейкою - розповідаємо про технології, які застосовують на дорогах України.

8 Лис 2020, 21:27

eye-icon

87

comment-icon

0

Trimble та Boston Dynamics вчать робопеса працювати на будмайданчиках

Trimble та Boston Dynamics вчать робопеса працювати на будмайданчиках

Спільна команда фахівців Trimble і Boston Dynamics працює над створенням рішення, яке дозволить використовувати робопеса Spot на будівельних майданчиках.

23 Жов 2020, 10:08

eye-icon

48

comment-icon

0

Advertisement