Ямочный ремонт цементобетонных покрытий дорог в США

Ремонт непрерывно армированных цементобетонных покрытий

По данным исследователя Darter M.J., технология ямочного ремонта покрытий CRCP включает следующие этапы.

Выбор границ ямочного ремонта

При этом определяется срок службы отремонтированного покрытия. Обычно разрушение основания под выбоиной происходит на значительно большую ширину, чем разрушенная зона покрытия. Общая длина "заплаты" должна соответствовать этой зоне разрушенного основания. Если в ближайшей к предполагаемому распилу поврежденного покрытия трещине находится обломанная или корродированная арматура, то необходимо осуществлять распил на расстоянии 70 см от арматуры, соединенной внахлестку, и на 20 см - от сварной арматуры (см. рис. 1). Расстояния определены для типичной арматурной сетки №5, применяемой в США. Они зависят от размера и типа арматуры. Так, для сетки №6 необходимо расстояние 55 см. При сварной арматуре объем удаленного бетона существенно меньше.

При размере плиты перед выпиливанием необходимо иметь в виду, что разрушенный участок должен находиться строго по центру. Облом арматуры можно проверить путем опускания линейки в трещину и замера расстояния от поверхности покрытия до арматуры у каждой стенки трещины. Облом арматуры возможен при наличии в трещине уступа высотой более 2,5 мм.

Если поперечные трещины закрыты и не имеют уступа, в чем можно убедиться, проведя рукой по покрытию в направлении, обратном направлению движения транспортных средств, то крайний распил можно приблизить к выбоине, но так, чтобы расстояние до трещины было не менее 15 см.

Внешние границы "заплаты" не должны также пересекаться поперечной трещиной, так как это может привести к местному выкрашиванию и разрыву плиты.

В большинстве случаев ширина "заплаты" равна ширине полосы движения (при широких трещинах, обширных краевых выбоинах, разрывах и других разрушениях, занимающих более половины ширины полосы), при небольших разрушениях она может быть меньше полосы движения, но не менее 180 см. Если разрушение проходит одновременно через несколько полос движения, то рекомендуется начинать ремонт с наименее грузонапряженной полосы (см. патент №2563252 (А1), Франция). При осуществлении ремонта на одной полосе движения и пропуске транспортных средств по другой в отремонтированном покрытии часто в течение первых 24 часов появляются трещины. Открытие движения по отремонтированной полосе приводит к раскрашиванию материала в этой трещине и разрушению "заплаты".

Выпиливание бетона в месте ямочного ремонта

Результаты ремонта показали, что внешние границы бетонной "заплаты" при эксплуатации выкрашиваются, если при работе использовали отбойный молотой или подобное оборудование. Поэтому рекомендуется старый бетон пилить. Глубина внешнего частичного распила должна быть 3,75-5 см, при этом арматура должна сохраняться. Распил по всей толщине слоя включает распил арматуры.

При наличии в цементобетонном покрытии арматурных стержней распил должен осуществляться по части толщины слоя, а при сварной проволочной сетке - по всей толщине.

Удаление бетона

Может производиться несколькими методами. Одним из них является дробление бетона отбойными молотками и удаление его вручную. При этом сохраняются основание и расположенные рядом участки. Но этот метод трудоемок и дорог.

Для удаления бетона можно использовать также бетонолом (исключение составляют бетоноломы с шаром) и экскаватор с обратной лопатой. При использовании экскаватора частично разрушается основание, что является недостатком такого метода. Можно извлекать старый бетон с помощью фронтального погрузчика или бульдозера.

Традиционным методом является скалывание бетона отбойными молотками со всех сторон центрального участка и поднятие погрузчиком или бульдозером плиты за одну сторону. После этого к свободным концам арматуры с противоположной стороны плиты прикрепляют цепи, поднимают и укладывают ее в кузов автомобиля. При этом достигается высокая производительность, а также не разрушается основание. Трудности при использовании этого метода, как правило, вызваны несоответствием размеров поднимаемой плиты и грузоподъемности механизма. Кроме того, применение этого метода также затруднено при растрескавшемся бетоне и при наличии старых асфальтобетонных "заплат" на покрытии.

Наиболее распространенным методом является подъем плиты за специальные болты механизмами достаточной грузоподъемности. С этой целью в плите сверлят не менее двух отверстий (см. рис. 2).

Крайняя полоса плиты шириной не менее 12,5 см должна быть предварительно раздроблена до арматуры, затем удален бетон, срезана арматура. Нижняя часть бетона под арматурой дробится ручным пневмоинструментом, и бетонные куски удаляются. После этого плита поднимается, разрушенная часть основания осторожно удаляется, образованные при этом полости заполняются цементобетонной смесью.

Типичная конструкция болта для подъема плиты приведена на рис. 3. Болт предназначен для многократного использования. Отверстия в плите должны быть расположены таким образом, чтобы масса плиты распределялась равномерно.

Удаление концевых участков ремонтируемого покрытия осуществляется очень осторожно, чтобы не повредить оставляемую арматуру и нижележащий бетон. Эта задача может быть решена только с использованием отбойного молотка, рычага, лопаты и другого ручного инструмента. Дробление бетона вокруг арматуры затруднено. Однако при этом отгибать арматуру нельзя, так как выправить ее потом практически невозможно. Деформируемая арматура за счет полученного эксцентриситета в напряжениях приводит к разрушению "заплаты" при эксплуатации дороги.

Оценка состояния нижнего слоя основания

Если основание не разрушено и не переувлажнено, то можно сразу же укладывать новую арматуру. При частичном разрушении материала основания его необходимо удалить, высушить и заполнить цементобетонной смесью место разрушения. Если основание насыщено водой, то можно устроить боковой дренаж, представляющий собой узкую траншею через обочину, засыпанную щебнем, а затем уложить слой из асфальтобетонной смеси.

Замена и соединение арматуры

Арматуру необходимо тщательно осмотреть по краям заплаты. Если более 10% арматуры повреждено, то края "заплаты" следует отодвинуть на такое расстояние, чтобы количество поврежденной арматуры не превышало 10%.

В "заплате" нужно укладывать арматуру, аналогичную арматуре в уложенном бетоне, и соединять старую и новую арматуру внахлестку. Требуемая длина нахлестки зависит от размера и типа арматуры.

Необходимая длина нахлестки должна составлять 29 диаметров арматуры. Для арматуры №4: диаметр стержней - 1,3 см, диаметр сетки - 5,6 мм; для арматуры №5: диаметр стержней - 1,56 см, диаметр сетки - 6,3 мм; для арматуры №6: диаметр стержней - 1,87 см, диаметр сетки - 6,9 мм.

Между концами новой арматуры и вертикальными стенками старого бетонного покрытия нужно оставить зазор не менее 5 см для температурных деформаций.

Можно осуществлять соединение арматуры сваркой, однако в центре "заплаты" на длине не менее 40 см необходимо соединить арматуру внахлестку, чтобы предотвратить ее продольный изгиб. Использовать старую арматуру для сварки нельзя. Толщина непрерывного шва должна быть не менее 6 мм, а его длина - не менее 10 см. Сварку стержней следует производить с двух сторон, при этом стержни располагаются друг над другом.

Укладка новых арматурных стержней должна производиться с соблюдением следующих условий: над новой арматурой должен оставаться слой бетона не менее 6,25 см. Если это условие не соблюдается, то новая арматура располагается под существующей; арматуру следует размещать на подкладках, которые не позволяют ей прогибаться при укладке цементобетонной смеси.

Подготовка места ямочного ремонта для укладки бетонной смеси

Устанавливается деревянная опалубка. Стенки и дно ремонтируемой поверхности следует обрабатывать цементным молоком непосредственно перед укладкой смеси.

Распределение цементобетонной смеси

Для цементобетонной смеси, используемой при ремонте, нецелесообразно подбирать высокомарочный цемент, который обладает значительной усадкой и может привести к образованию трещин в бетоне после ремонта. Следует использовать бетон с воздухововлекающими добавками, обеспечивающими в нем содержание 4-7% воздуха. Водоцементное отношение должно быть близко к 0,4, осадка стандартного конуса - 7,5-10 см. Для ускорения твердения смеси рекомендуется вводить в ее состав хлористый кальций непосредственно на месте укладки при температуре воздуха выше +21°С. При температуре воздуха ниже +21°С хлористый кальций можно добавлять также на месте укладки смеси или на заводе (при условии, что время между приготовлением и укладкой смеси не будет превышать 15 минут). Хлористый кальций вводится в автобетономешалку со скоростью вращения барабана не менее 40 об/мин. Количество его не должно превышать 2% от массы цемента. При температуре воздуха выше +27°С количество вводимого хлористого кальция не должно превышать 1% от массы цемента, так как может произойти мгновенное схватывание бетона. Таким образом, регулируя содержание хлористого кальция в смеси, можно менять в широких пределах время открытия движения транспортных средств после ремонта покрытия. Для сокращения сроков ремонта в цементобетонную смесь рекомендуется вводить суперпластификаторы, которые добавляют на заводе. При этом состав бетона должен быть откорректирован так, чтобы осадка конуса составляла 2,5 см, а содержание воздуха - 8%. В ряде случаев суперпластификатор следует добавлять на месте. При одновременном использовании суперпластификатора и хлористого кальция следует сначала вводить хлористый кальций, а затем после перемешивания - суперпластификатор. В результате введения суперпластификатора подвижность бетонной смеси заметно увеличивается (осадка конуса составляет 17,5 см).

Если приготовленная смесь начинает схватываться к моменту устройства второй и последующих "заплат", то в нее вводится дополнительное количество суперпластификатора и осуществляется перемешивание смеси в течение 2 минут при высокой скорости вращения барабана в автобетономешалке. Этот процесс можно повторять несколько раз. При этом осадка конуса каждый раз должна увеличиваться примерно на 2,5 см.

Добавление воды в смесь на месте укладки нецелесообразно, поскольку это приводит к резкому снижению прочности бетона.

Уплотнение смеси осуществляется глубинными вибраторами (особенно тщательно у краев "заплаты"). При отделке поверхности бетона ему придается такая же шероховатость (по рисунку и размеру), как и на старом покрытии, иначе в месте сопряжения старого и нового бетонов возникнут дополнительные динамические нагрузки, которые могут отразиться на качестве "заплаты". При небольших объемах работ укладка смеси и установка деревянной опалубки производятся вручную. При больших объемах укладки смеси используются малогабаритные бетоноукладчики фирмы "Gomaco", оснащенные транспортером для подачи смеси от автобетономешалки на дорогу, шнеком для распределения смеси, 12-16 глубинными вибраторами, выглаживающим брусом. Ширина укладки 4,5-7 м.

Ремонт рекомендуется проводить во второй половине дня с тем, чтобы оставлять отремонтированное место на ночь для набора бетоном прочности и осуществлять маркировку (с обозначением условного шрифта) "заплат" для последующего сравнения.

Уход за отремонтированной поверхностью

На уложенный бетон наносят пленку защитного материала. При скорости ветра более 16 км/ч поверхность накрывают полиэтиленовой пленкой, которую закрепляют по краям "заплаты". Рекомендуется применять теплоизоляционный материал толщиной 5-12 см для быстрого набора бетоном прочности. Можно с этой целью использовать тяжелый брезент, но эффективность теплозащиты при этом невысокая.

Открытие места ремонта для движения транспортных средств

Из многочисленных факторов, влияющих на срок твердения бетона, наиболее важным является температура воздуха. Открывать движение транспортных средств можно после набора бетоном прочности на разрыв не менее 2 МПа. Более подробные рекомендации (по данным исследователя Darter M. J. по открытию движения по ремонтируемой поверхности из цементобетонной смеси с добавлением хлористого кальция приведены в табл. 1.

Таблица 1. Зависимость минимального времени до открытия движения по отремонтированной поверхности от состава бетона и температуры воздуха

Температура воздуха, °С	Минимальное время до открытия движения по отремонтированной поверхности, ч
	из цементобетонной смеси	из цементобетонной смеси с суперпластификатором	с устройством теплоизоляционных слоев	с суперпластификатором и теплоизоляционным слоем
4-5	54	35	26	22
5-7	49	33	23	20
7-9	44	31	21	18
9-12	35	27	16	13
12-14	32	25	14	11
14-15,5	29	23	11	8
15,5-17	26	21	9	7
17-19	23	19	9	6
19-20,5	21	17	8	5
20,5-22	18	15	7	5
22-24	15	13	6	5
24-25,5	13	10	5	5
25,5-27	10	8	5	5
27-29	9	7	5	5
29-30,5	8	6	5	5
30,5-32	7	5	5	5
32-34	6	5	5*	5*

*Слой из теплоизолирующих материалов при температуре воздуха выше +32°С не укладывается.

Рис. 1. Схема для выбора границ ямочного ремонта: а - для арматуры, соединенной внахлестку, б - для сварной арматуры, 1 - выбоина, 2 арматурная сетка, 3 - основание, 4 - распил по всей толщине покрытия, 5 - частичный распил покрытия, 6 - центральный удаляемый участок покрытия, 7 - краевая удаляемая полоса покрытия.

Рис. 2. Удаление центрального участка путем подъема за болты: 1 - выбоина, 2 - арматурная сетка, 3 - основание, 4 - распил по всей толщине покрытия, 5 - разрушаемая полоса цементобетона, 6 - удаляемое основание, 7 - болты.

Рис 3. Типичное приспособление для подъема плит: 1 - поворотная поднимающая пластина, 2 - стандартная шестигранная головка, 3 - цементобетонное покрытие, 4 - болт для подъема плит, 5 - запорная шпонка.Евгений МАРГАЙЛИК, инженер и патентовед ВОИР