Применение пластбетонов для ремонта покрытий магистралей и мостов
В практике дорожного строительства и ремонта появились новые виды бетонов на новых вяжущих материалах. Пластбетоном называют дорожно-строительный материал, состоящий из минеральной части (в большинстве случаев аналогичной асфальтобетону) и вяжущего полимерного синтетического вещества (полиэфирная, эпоксидная, инден-кумароновая смола, перхлорвинил). Они являются эффективным дорожно-строительным материалом, способным к окрашиванию, обладающим высокой прочностью, химической стойкостью и другими положительными свойствами.
Рис. 1. Стальной длиннопролетный вантовый мост (г. Нью-Йорк, США), на стальных плитах покрытия которого уложены слои пластбетонного дорожного покрытия.
Рис. 2. Устройство полос и канавок в бетонном дорожном покрытии фрезой фирмы “Gomaco”.
Рис. 3 и 4. Устройство канавок в асфальтобетонном покрытии дороги мини-фрезой модели SF300С фирмы “Wirtgen”.
Рис. 5 и 6. Втапливание щебня в верхний слой литого асфальта мини-катками фирмы “Duomat” (с ручным управлением) и самоходным мини-катком фирмы “НАММ”.
Применение пластбетонов для защиты металлических и бетонных настилов автодорожных мостов
Гидроизоляция и прочное соединение настилов мостов с дорожным покрытием является ответственной и сложной задачей в связи с целым рядом особенностей работы дорожных покрытий на мостах (сток воды, вибрация).
В ФРГ для устройства покрытий толщиной 2—12 мм на стальных настилах автодорожных мостов, преимущественно на разводных пролетах, находят применение эпоксидная смола и кварцевый песок. В Ростоке на разводном пролете моста было устроено тонкое покрытие пяти различных составов. После одного года эксплуатации пластбетонное покрытие толщиной 6—8 мм не имело деформаций. Экспериментальные работы позволили сделать ряд практических выводов по технологии строительства покрытий на основе эпоксидных и дегте-эпоксидных вяжущих: стальную плиту следует очищать только пескоструйным аппаратом, ее нельзя протирать растворителями, влага на плите при нанесении слоя не допускается, покрытие следует устраивать сразу после очистки плиты, нельзя на стальную плиту укладывать стекловолокно, применяемый наполнитель обязательно должен быть чистым, пластбетонное покрытие целесообразнее уплотнять виброплощадками, все работы должны проводиться при температуре воздуха не ниже +5°С.
Значительный интерес представляет использование пластбетонов при устройстве обогреваемых покрытий на мостах. Такие покрытия устроены на пешеходном мосту в Бремене, на автодорожных мостах в Гольдах (Швейцария) и Люксембурге, на тротуарах в Мюнхене. Строительство таких покрытий предусматривает использование слоев: связующего и заполняющего. В состав связующего слоя входят эпоксидная смола, полисульфидный полимер, стабилизатор, смесь фенола с хвойным маслом в соотношении 1:1. Заполняющий слой отличается от связующего только видом стабилизатора. На очищенное основание укладывается связующий слой, затем выравнивающий слой из бетона толщиной 5 см, на него опять связующий слой, который покрывается тканью из стеклянной пряжи, и еще связующий слой, на который укладывают нейлоновые маты с нагревательными проводами, затем наносят заполняющий и связующий слои и наконец, устраивают слой износа из эпоксидной смолы с песком фракции 0,06—3 мм. Такое покрытие стоит около $35 за 1 м 2 и расходует электроэнергии примерно 0,2 кВт•ч/м 2.
Опыт устройства пластбетонного покрытия на основе полиэфирной смолы на стальных листах мостов показал, что это покрытие часто неустойчиво к воздействию автомобильных нагрузок, на них образуются трещины, и они разрушаются. Пластбетонные покрытия на основе эпоксидной смолы рекомендуется применять на стальных и алюминиевых плитах мостов. Покрытие устраивают способом поверхностной обработки: розлив вяжущего и россыпь минерального материала в два приема до толщины 3-4 мм. Отмечается, что такие покрытия износостойки и в меньшей мере (чем на основе полиэфирной смолы) подвержены усадке и старению (см. рис. 1).
Применение пластбетонов для ремонта бетонных покрытий магистралей
В США для ремонта дорожных бетонных покрытий широкое применение имеет эпоксидная смола. Так, в штате Нью-Джерси эпоксидная смола с наполнителями применена при ремонте ряда дорог, составы быстро твердеют, стойки к воде, обладают высокой износостойкостью и химической стойкостью. Для ремонта дорог и покрытий аэродромов широко применяются полиэпоксидные композиции, в состав которых, кроме эпоксидной смолы, входят сосновая смола, битумы и другие наполнители. Покрытие на основе этих композиций отличается стойкостью к действию солей, щелочей, кислот, материал имеет высокую адгезию, отличается морозо- и износостойкостью.
Для ремонта покрытия магистрали в штате Калифорния применена смесь эпоксидной смолы, жидкого полисульфидного каучука и ускорителя твердения. В качестве наполнителя использован песок. Отремонтированные участки магистрали открывались для движения через 12 часов. Такие участки спустя 5—6 лет находятся в хорошем состоянии.
На автомагистрали Франкфурт—Кассель (ФРГ) испытаны для ремонта различные полимерные материалы: вестопал, полиэфирная и эпоксидная смолы, метилметакрилат и латекс-цемент (при ямочном ремонте дорожных покрытий). Наилучшие результаты получены при применении вестопала с мелкозернистым заполнителем: 15% вяжущего, 85% заполнителя. В зависимости от процента вводимого катализатора время схватывания пластбетона можно регулировать от нескольких минут до нескольких часов. Технология нанесения пластбетона предусматривает очистку покрытия дороги пескоструйным аппаратом и щетками (особенно вблизи швов и трещин), подгрунтовку жидким полимерным вяжущим по норме 0,5 л/м 2, укладку пластбетона вручную при ямочном ремонте и бетоноукладчиком на рельсовом ходу слоем 8—17 мм. Полимерное вяжущее перемешивали с заполнителями в бетономешалках обычного типа без подогрева компонентов. Укладка смеси производилась только в сухую погоду, движение транспорта по магистрали было открыто через 3 часа.
Пластбетон, аналогичный вестопалу, но названный полистер, также применяется для ремонта бетонных покрытий. Указывается, что оптимальным количеством вяжущего (полистерная смола) является его содержание 12—20% по объему. Свойства этого бетона таковы: объемная масса составляет 2,17—2,33 т/м 3, предел прочности при сжатии 850—1100 кгс/см 2, прочность при изгибе 250—350 кгс/см 2, модуль упругости при сжатии 150000—350000 кгс/см 2, усадка 0,2—0,5%, набухание 0,03—0,08%, ползучесть 0,5—3%. С увеличением содержания вяжущего модуль упругости снижается. Технология укладки этого типа пластбетона аналогична технологии укладки вестопала.
При заделке трещин в бетонных покрытиях имеются попытки вместо стальных стержней использовать пряди и стержни из стекловолокна совместно с пластбетоном. Стекловолокно является почти идеально упругим материалом, его модуль упругости почти в три раза меньше, чем у высокопрочной стальной арматуры. Способ ремонта в данном случае предусматривает такие операции: трещину заполняют пластбетоном, а вместо стальных анкеров на поверхность плиты на слое полимерного раствора наклеивают стержни из стеклопластика и перекрывают полимерным раствором, под стеклопластиковыми стержнями на ширину по 5 см в каждую сторону от краев трещины укладывают прокладку из полиэтилена. Под этой прокладкой нет сцепления между плитой и полимерным материалом, и, таким образом, вместо трещины образуется шарнирное соединение. Лучший результат дает применение стеклопластиковых стержней прямоугольного сечения. Этот способ целесообразен, если предварительно плита усилена нагнетанием песка в основание или другим методом.
При необходимости быстрого ремонта цементобетонных дорожных покрытий часто применяют составы на основе полиметилметакрилата, который можно доставлять на строительную площадку в виде мономеров (составляющих). Здесь жидкий акрилат перемешивают с отвердителем, песком или мелким щебнем. Ремонтируемая поверхность должна быть чистой, желательно ее предварительно обработать акрилатом или отвердителем для повышения сцепления. Для увеличения шероховатости отремонтированные участки до схватывания раствора посыпают песком размером 0,5—1 мм. Время затвердевания пластбетона зависит от температуры и изменяется от 1 ч при температуре воздуха 15—20°С до 3 ч при температуре ниже 15°С и 5 ч при температуре до 10°С.
Прочность затвердевшего раствора при сжатии составляет 800—950 кгс/см 2, при растяжении (при изгибе) 280—330 кгс/см 2, истираемость 0,8—1,5 см 3/50см 2, шероховатость по Леру составляет 40—60. Пластбетон устойчив к действию минеральных масел, бензина, солей. Преимуществом такого бетона является легкость укладки и уплотнения независимо от количества введенного вяжущего, недостатком — значительные усадочные деформации.
Для ремонта цементобетонных покрытий магистралей широко применяются двухкомпонентные полимерные смолы на базе эпоксидов, полиуретанов и ненасыщенных полиэфиров. Пластбетоны на их основе в зависимости от состава могут иметь прочность при сжатии в пределах 700—1500 кгс/см 2, на растяжении при изгибе 180—400 кгс/см 2, истираемость 0,5—1,5 см 3/50 см 2, они устойчивы к бензину, маслам, солям. Ненасыщенные полиэфирные смолы вводят в количестве 12—18%, пластбетоны на их основе эластичны, прочны, безусадочны. Эти пластбетоны широко применяются в странах Европы и в США для ремонта бетонных покрытий дорог. Применение полиуретановых смол сдерживалось из-за их большой чувствительности к присутствию воды в процессе твердения. В настоящее время в полиуретановые смолы вводят компоненты, требующие для твердения влагу, для этих целей не нужна специальная поливка, достаточна влага, содержащаяся в воздухе. Заполнителем для пластбетона на основе полиуретанов служит песок.
Применение пластбетонов и пластрастворов для маркировки дорожных покрытий
Полимерные материалы с различными наполнителями в последнее время находят все более широкое применение для маркировки дорожных покрытий. Светлый цвет вяжущего позволяет легко окрашивать эти материалы в любой цвет, высокая адгезия способствует хорошему прилипанию составов к покрытиям, значительная износостойкость, сопротивляемость воздействию различных агрессивных сред и другие достоинства способствуют расширению применения пластбетонов и пластрастворов.
Пластраствор на основе полиуретановой смолы с минеральным наполнителем, пигментом и ускорителем твердения применен в Австрии для укладки в прорезаемые в асфальтобетонном покрытии полосы для целей маркировки. Для придания пластраствору белого цвета рекомендуется в качестве минерального наполнителя применять мраморную крошку, а в качестве красителя (белого) — двуокись титана, литопон. Для придания большей яркости в последнюю очередь наносят молотое стекло. Для нарезки полос (углублений) рекомендуются те же механизмы, что и для нарезки швов в цементобетонных дорожных покрытиях.
В последнее время используют краски без растворителей на полимерной основе, которые наносят в горячем и холодной виде. Разработан состав “Racoplast” — это холодный пластик, отличающийся высокой эластичностью даже при -30°С и прочностью сцепления с основанием. Перед нанесением состава дорожное покрытие должно быть тщательно очищено от масляных пятен, пыли, слабосвязанных частиц. При маркировке температура покрытия и окружающего воздуха может быть до -5°С, а во Франкфурте имеются случаи нанесения маркировочных составов в зимнее время. Толщина наносимого слоя от 2,5 до 5 мм (на перекрестках и улицах с интенсивным движением). Состав твердеет за 1 час. Из термопластичных пластбетонов изготовляют маркировочные кнопки.
В Дрездене (ФРГ) были проведены опыты по применению различных полимерных составов для маркировки дорожных покрытий. Опыты показали, что применение кумарона нерационально для цветных маркировок, поскольку материал быстро желтеет. Дуропласты с наполнителями твердеют в холодном состоянии, не плавятся при повторном нагреве, а при низких температурах они переходят в хрупкое состояние. Дуропласты слабо сцепляются с дорожными покрытиями на основе органических вяжущих. Цветные термопласты показали хорошую сцепляемость с битумными покрытиями, они состоят из смол, пластификаторов, каменных материалов и пигментов. Минеральный материал применяют крупностью 3—8 мм. Готовую смесь в виде белой массы, похожей на литой асфальт, распределяют по формам и охлаждают. При производстве маркировочных работ смесь расплавляют в котлах и укладывают в углубления слоем 15—20 мм. При устройстве новых асфальтобетонных покрытий углубления устраивают с помощью стальных шаблонов. Расход смеси около 50 кг/м 2.
Термопластичные полимерные вяжущие рекомендуется применять в составах пластбетонов и пластрастворов для нежестких дорожных покрытий.
Такая смесь содержит различные термопластичные вяжущие, пигменты (чаще белые) и светлые каменные заполнители. Для рефлектирующего эффекта вводят до 30% стеклянного бисера крупнее 0,1 мм. Материалы обрабатываются в горячем состоянии и затвердевают только при охлаждении. По качеству компонентов маркировочный пластбетон имеет состав, аналогичный составу литого асфальта, изготовляемого с избытком вяжущего.
Применяются три способа укладки маркировочного состава. Наиболее известен способ белого литого асфальта, когда материал укладывается слоями толщиной около 2,5 см по основанию из обычного литого асфальта.
Этот метод применяется в ФРГ длительное время, он довольно экономичен, а маркировка служит длительное время.
Применяется также наклейка на асфальтобетонное покрытие белого асфальта слоем 3—5 мм. Долговечность в этом случае зависит от свойств клеящего материала.
Существует также способ устройства маркировочных полос, согласно которому в асфальтобетонном дорожном покрытии прорезают полосы глубиной 7—10 мм, которые заполняют термопластичным материалом до поверхности асфальтобетонного покрытия (иногда рекомендуется полосы заполнять термопластиком выше уровня поверхности покрытия на 3 мм). Этот способ применим для покрытий, находящихся в эксплуатации, главным образом для пешеходных переходов, мест остановок или стоянок транспорта, направляющих линий и разделительных островков или островков безопасности. Для устройства углублений применяется фрезерующая машина (“холодная” фреза) (см. рис. 2, 3 и 4).
При маркировке, кроме обычных растворителей, применяют быстровысыхающие вещества на базе хлоркаучука. Увеличивается применение пластифицированной серы, которая наносится в различных состояниях. Производство работ в дождливую, холодную погоду оказывает несущественное влияние на долговечность маркировочного материала.
Из искусственных и белых каменных материалов получают полностью прокрашенные заполнители по такой технологии: каменную муку, мелкий песок и двухкомпонентное вяжущее на базе полиэфирной смолы смешивают с пигментом в количестве около 4% и полученной смесью заполняют формы. Кирпичи дробят в дробилках и получают щебень, по прочности не уступающий базальту. Такой прокрашенный щебень рассыпается по поверхности литого асфальта. Чтобы улучшить сцепление, окрашенный щебень обрабатывается раствором кумароновой смолы в бензоле (в соотношении 1:1) в холодном состоянии. Франции такого щебня размером 3—5 мм и 5—8 мм смешивают в соотношении 1:1, рассыпают по норме 5 кг/м 2, затем уплотняют мини-катком или виброплощадкой. Щебень на 3/4 своего размера втапливается в литой асфальт. После семи лет эксплуатации дорожное покрытие с маркировкой, выполненной по вышеуказанной технологии, находится в хорошем состоянии (см. рис. 5 и 6).
Значительное время в странах Европы и США для маркировки дорожных покрытий применяется белый асфальт. Он состоит из синтетического вяжущего, каменной муки и красителя. По консистенции белый асфальт похож на литой асфальтобетон. Его широко применяют для устройства пешеходных переходов и мест остановок, укладка его производится в углубления, которые устраивают в дорожном покрытии с помощью фрезы. Толщина слоя обычно принимается около 2,5 см. В случае использования для маркировки термопластичных материалов прочность укладываемых композиций достигается за счет охлаждения смеси. Перед нанесением состава дорожное покрытие подгрунтовывают полимерным клеем.
В Англии для маркировки покрытий магистралей и улиц применяется термопластичный материал Sprayplastic, наносимый слоем толщиной 1,6 мм с последующим нанесением светоотражающих стеклянных микрошариков. Маркировочный материал высыхает за 30 с, работы ведутся без перерыва движений транспорта.
Дорожные организации Венгрии в течение длительного времени совершенствуют технологию устройства цветного асфальтобетона и разметочных полос. Участки покрытий дорог, построенные более 15 лет назад, находятся в хорошем состоянии. В качестве пигментов применяются двуокись титана (рутил), литопон и геллоген голубой. Эти пигменты выдерживают температуру нагрева до 150—180°С. Готовая смесь поставляется в виде гранул или блоков, которые хранят в холодном состоянии, а в процессе работ распределяют по горячему асфальтобетону. Цветные смеси готовят в смесителе при температуре до 150°С и укладывают в выемки или канавки, сделанные в дорожном покрытии.
В Австрии применяется пластичный материал, в состав которого входят: 100 весовых частей эпоксидной смолы, 5 весовых частей красителя, 180 весовых частей кварцевого песка, 18 весовых частей отвердителя. Материал наносят с помощью специального шаблона. Маркировочные составы могут быть одно- и двухкомпонентные. Около 90% маркировки выполнено однокомпонентными составами, приготовленными из каучука, полимерных смол и их комбинаций. Наносимые слоем 0,4 мм краски служат около года. Хорошие результаты дает введение в краску светоотражающих гранул, это продлевает срок службы разметки и улучшает видимость маркировочных линий в ночное время.
В ФРГ маркировочный состав укладывают в углубления на дорожном покрытии, устраиваемые путем прорезания корундовыми дисками и выжигания пространства между прорезями пламенем кислородно-ацетиленовой горелки на глубину 1—6,6 мм. Обожженную поверхность зачищают проволочной щеткой, грунтуют жидким составом и через 2,5—3,5 ч заливают маркировочным составом. Для устройства полос в большинстве случаев применяют эпоксидную смолу с отвердителем, смешанную с кварцевым песком крупностью 0,1—0,7 мм.
Во Франкфурте-на-Майне применяют холодный двухкомпонентный пластик на основе метакриловых смол с температурой укладки от -10 до +35°С. Такая смола в настоящее время широко применяется при сооружении мостов, для гидроизоляции инженерных сооружений и для маркировки покрытий магистралей. При введении пигмента в смесь можно получить любой цвет.
При нанесении термопластика толщиной слоя 0,5—1 мм разметка служит 12—18 месяцев, при толщине слоя 3 мм маркировка может служить 4 и более лет.
Евгений МАРГАЙЛИК, инженер и патентовед ВОИР
Рис. 1. Стальной длиннопролетный вантовый мост (г. Нью-Йорк, США), на стальных плитах покрытия которого уложены слои пластбетонного дорожного покрытия.
Рис. 2. Устройство полос и канавок в бетонном дорожном покрытии фрезой фирмы “Gomaco”.
Рис. 3 и 4. Устройство канавок в асфальтобетонном покрытии дороги мини-фрезой модели SF300С фирмы “Wirtgen”.
Рис. 5 и 6. Втапливание щебня в верхний слой литого асфальта мини-катками фирмы “Duomat” (с ручным управлением) и самоходным мини-катком фирмы “НАММ”.
Применение пластбетонов для защиты металлических и бетонных настилов автодорожных мостов
Гидроизоляция и прочное соединение настилов мостов с дорожным покрытием является ответственной и сложной задачей в связи с целым рядом особенностей работы дорожных покрытий на мостах (сток воды, вибрация).
В ФРГ для устройства покрытий толщиной 2—12 мм на стальных настилах автодорожных мостов, преимущественно на разводных пролетах, находят применение эпоксидная смола и кварцевый песок. В Ростоке на разводном пролете моста было устроено тонкое покрытие пяти различных составов. После одного года эксплуатации пластбетонное покрытие толщиной 6—8 мм не имело деформаций. Экспериментальные работы позволили сделать ряд практических выводов по технологии строительства покрытий на основе эпоксидных и дегте-эпоксидных вяжущих: стальную плиту следует очищать только пескоструйным аппаратом, ее нельзя протирать растворителями, влага на плите при нанесении слоя не допускается, покрытие следует устраивать сразу после очистки плиты, нельзя на стальную плиту укладывать стекловолокно, применяемый наполнитель обязательно должен быть чистым, пластбетонное покрытие целесообразнее уплотнять виброплощадками, все работы должны проводиться при температуре воздуха не ниже +5°С.
Значительный интерес представляет использование пластбетонов при устройстве обогреваемых покрытий на мостах. Такие покрытия устроены на пешеходном мосту в Бремене, на автодорожных мостах в Гольдах (Швейцария) и Люксембурге, на тротуарах в Мюнхене. Строительство таких покрытий предусматривает использование слоев: связующего и заполняющего. В состав связующего слоя входят эпоксидная смола, полисульфидный полимер, стабилизатор, смесь фенола с хвойным маслом в соотношении 1:1. Заполняющий слой отличается от связующего только видом стабилизатора. На очищенное основание укладывается связующий слой, затем выравнивающий слой из бетона толщиной 5 см, на него опять связующий слой, который покрывается тканью из стеклянной пряжи, и еще связующий слой, на который укладывают нейлоновые маты с нагревательными проводами, затем наносят заполняющий и связующий слои и наконец, устраивают слой износа из эпоксидной смолы с песком фракции 0,06—3 мм. Такое покрытие стоит около $35 за 1 м 2 и расходует электроэнергии примерно 0,2 кВт•ч/м 2.
Опыт устройства пластбетонного покрытия на основе полиэфирной смолы на стальных листах мостов показал, что это покрытие часто неустойчиво к воздействию автомобильных нагрузок, на них образуются трещины, и они разрушаются. Пластбетонные покрытия на основе эпоксидной смолы рекомендуется применять на стальных и алюминиевых плитах мостов. Покрытие устраивают способом поверхностной обработки: розлив вяжущего и россыпь минерального материала в два приема до толщины 3-4 мм. Отмечается, что такие покрытия износостойки и в меньшей мере (чем на основе полиэфирной смолы) подвержены усадке и старению (см. рис. 1).
Применение пластбетонов для ремонта бетонных покрытий магистралей
В США для ремонта дорожных бетонных покрытий широкое применение имеет эпоксидная смола. Так, в штате Нью-Джерси эпоксидная смола с наполнителями применена при ремонте ряда дорог, составы быстро твердеют, стойки к воде, обладают высокой износостойкостью и химической стойкостью. Для ремонта дорог и покрытий аэродромов широко применяются полиэпоксидные композиции, в состав которых, кроме эпоксидной смолы, входят сосновая смола, битумы и другие наполнители. Покрытие на основе этих композиций отличается стойкостью к действию солей, щелочей, кислот, материал имеет высокую адгезию, отличается морозо- и износостойкостью.
Для ремонта покрытия магистрали в штате Калифорния применена смесь эпоксидной смолы, жидкого полисульфидного каучука и ускорителя твердения. В качестве наполнителя использован песок. Отремонтированные участки магистрали открывались для движения через 12 часов. Такие участки спустя 5—6 лет находятся в хорошем состоянии.
На автомагистрали Франкфурт—Кассель (ФРГ) испытаны для ремонта различные полимерные материалы: вестопал, полиэфирная и эпоксидная смолы, метилметакрилат и латекс-цемент (при ямочном ремонте дорожных покрытий). Наилучшие результаты получены при применении вестопала с мелкозернистым заполнителем: 15% вяжущего, 85% заполнителя. В зависимости от процента вводимого катализатора время схватывания пластбетона можно регулировать от нескольких минут до нескольких часов. Технология нанесения пластбетона предусматривает очистку покрытия дороги пескоструйным аппаратом и щетками (особенно вблизи швов и трещин), подгрунтовку жидким полимерным вяжущим по норме 0,5 л/м 2, укладку пластбетона вручную при ямочном ремонте и бетоноукладчиком на рельсовом ходу слоем 8—17 мм. Полимерное вяжущее перемешивали с заполнителями в бетономешалках обычного типа без подогрева компонентов. Укладка смеси производилась только в сухую погоду, движение транспорта по магистрали было открыто через 3 часа.
Пластбетон, аналогичный вестопалу, но названный полистер, также применяется для ремонта бетонных покрытий. Указывается, что оптимальным количеством вяжущего (полистерная смола) является его содержание 12—20% по объему. Свойства этого бетона таковы: объемная масса составляет 2,17—2,33 т/м 3, предел прочности при сжатии 850—1100 кгс/см 2, прочность при изгибе 250—350 кгс/см 2, модуль упругости при сжатии 150000—350000 кгс/см 2, усадка 0,2—0,5%, набухание 0,03—0,08%, ползучесть 0,5—3%. С увеличением содержания вяжущего модуль упругости снижается. Технология укладки этого типа пластбетона аналогична технологии укладки вестопала.
При заделке трещин в бетонных покрытиях имеются попытки вместо стальных стержней использовать пряди и стержни из стекловолокна совместно с пластбетоном. Стекловолокно является почти идеально упругим материалом, его модуль упругости почти в три раза меньше, чем у высокопрочной стальной арматуры. Способ ремонта в данном случае предусматривает такие операции: трещину заполняют пластбетоном, а вместо стальных анкеров на поверхность плиты на слое полимерного раствора наклеивают стержни из стеклопластика и перекрывают полимерным раствором, под стеклопластиковыми стержнями на ширину по 5 см в каждую сторону от краев трещины укладывают прокладку из полиэтилена. Под этой прокладкой нет сцепления между плитой и полимерным материалом, и, таким образом, вместо трещины образуется шарнирное соединение. Лучший результат дает применение стеклопластиковых стержней прямоугольного сечения. Этот способ целесообразен, если предварительно плита усилена нагнетанием песка в основание или другим методом.
При необходимости быстрого ремонта цементобетонных дорожных покрытий часто применяют составы на основе полиметилметакрилата, который можно доставлять на строительную площадку в виде мономеров (составляющих). Здесь жидкий акрилат перемешивают с отвердителем, песком или мелким щебнем. Ремонтируемая поверхность должна быть чистой, желательно ее предварительно обработать акрилатом или отвердителем для повышения сцепления. Для увеличения шероховатости отремонтированные участки до схватывания раствора посыпают песком размером 0,5—1 мм. Время затвердевания пластбетона зависит от температуры и изменяется от 1 ч при температуре воздуха 15—20°С до 3 ч при температуре ниже 15°С и 5 ч при температуре до 10°С.
Прочность затвердевшего раствора при сжатии составляет 800—950 кгс/см 2, при растяжении (при изгибе) 280—330 кгс/см 2, истираемость 0,8—1,5 см 3/50см 2, шероховатость по Леру составляет 40—60. Пластбетон устойчив к действию минеральных масел, бензина, солей. Преимуществом такого бетона является легкость укладки и уплотнения независимо от количества введенного вяжущего, недостатком — значительные усадочные деформации.
Для ремонта цементобетонных покрытий магистралей широко применяются двухкомпонентные полимерные смолы на базе эпоксидов, полиуретанов и ненасыщенных полиэфиров. Пластбетоны на их основе в зависимости от состава могут иметь прочность при сжатии в пределах 700—1500 кгс/см 2, на растяжении при изгибе 180—400 кгс/см 2, истираемость 0,5—1,5 см 3/50 см 2, они устойчивы к бензину, маслам, солям. Ненасыщенные полиэфирные смолы вводят в количестве 12—18%, пластбетоны на их основе эластичны, прочны, безусадочны. Эти пластбетоны широко применяются в странах Европы и в США для ремонта бетонных покрытий дорог. Применение полиуретановых смол сдерживалось из-за их большой чувствительности к присутствию воды в процессе твердения. В настоящее время в полиуретановые смолы вводят компоненты, требующие для твердения влагу, для этих целей не нужна специальная поливка, достаточна влага, содержащаяся в воздухе. Заполнителем для пластбетона на основе полиуретанов служит песок.
Применение пластбетонов и пластрастворов для маркировки дорожных покрытий
Полимерные материалы с различными наполнителями в последнее время находят все более широкое применение для маркировки дорожных покрытий. Светлый цвет вяжущего позволяет легко окрашивать эти материалы в любой цвет, высокая адгезия способствует хорошему прилипанию составов к покрытиям, значительная износостойкость, сопротивляемость воздействию различных агрессивных сред и другие достоинства способствуют расширению применения пластбетонов и пластрастворов.
Пластраствор на основе полиуретановой смолы с минеральным наполнителем, пигментом и ускорителем твердения применен в Австрии для укладки в прорезаемые в асфальтобетонном покрытии полосы для целей маркировки. Для придания пластраствору белого цвета рекомендуется в качестве минерального наполнителя применять мраморную крошку, а в качестве красителя (белого) — двуокись титана, литопон. Для придания большей яркости в последнюю очередь наносят молотое стекло. Для нарезки полос (углублений) рекомендуются те же механизмы, что и для нарезки швов в цементобетонных дорожных покрытиях.
В последнее время используют краски без растворителей на полимерной основе, которые наносят в горячем и холодной виде. Разработан состав “Racoplast” — это холодный пластик, отличающийся высокой эластичностью даже при -30°С и прочностью сцепления с основанием. Перед нанесением состава дорожное покрытие должно быть тщательно очищено от масляных пятен, пыли, слабосвязанных частиц. При маркировке температура покрытия и окружающего воздуха может быть до -5°С, а во Франкфурте имеются случаи нанесения маркировочных составов в зимнее время. Толщина наносимого слоя от 2,5 до 5 мм (на перекрестках и улицах с интенсивным движением). Состав твердеет за 1 час. Из термопластичных пластбетонов изготовляют маркировочные кнопки.
В Дрездене (ФРГ) были проведены опыты по применению различных полимерных составов для маркировки дорожных покрытий. Опыты показали, что применение кумарона нерационально для цветных маркировок, поскольку материал быстро желтеет. Дуропласты с наполнителями твердеют в холодном состоянии, не плавятся при повторном нагреве, а при низких температурах они переходят в хрупкое состояние. Дуропласты слабо сцепляются с дорожными покрытиями на основе органических вяжущих. Цветные термопласты показали хорошую сцепляемость с битумными покрытиями, они состоят из смол, пластификаторов, каменных материалов и пигментов. Минеральный материал применяют крупностью 3—8 мм. Готовую смесь в виде белой массы, похожей на литой асфальт, распределяют по формам и охлаждают. При производстве маркировочных работ смесь расплавляют в котлах и укладывают в углубления слоем 15—20 мм. При устройстве новых асфальтобетонных покрытий углубления устраивают с помощью стальных шаблонов. Расход смеси около 50 кг/м 2.
Термопластичные полимерные вяжущие рекомендуется применять в составах пластбетонов и пластрастворов для нежестких дорожных покрытий.
Такая смесь содержит различные термопластичные вяжущие, пигменты (чаще белые) и светлые каменные заполнители. Для рефлектирующего эффекта вводят до 30% стеклянного бисера крупнее 0,1 мм. Материалы обрабатываются в горячем состоянии и затвердевают только при охлаждении. По качеству компонентов маркировочный пластбетон имеет состав, аналогичный составу литого асфальта, изготовляемого с избытком вяжущего.
Применяются три способа укладки маркировочного состава. Наиболее известен способ белого литого асфальта, когда материал укладывается слоями толщиной около 2,5 см по основанию из обычного литого асфальта.
Этот метод применяется в ФРГ длительное время, он довольно экономичен, а маркировка служит длительное время.
Применяется также наклейка на асфальтобетонное покрытие белого асфальта слоем 3—5 мм. Долговечность в этом случае зависит от свойств клеящего материала.
Существует также способ устройства маркировочных полос, согласно которому в асфальтобетонном дорожном покрытии прорезают полосы глубиной 7—10 мм, которые заполняют термопластичным материалом до поверхности асфальтобетонного покрытия (иногда рекомендуется полосы заполнять термопластиком выше уровня поверхности покрытия на 3 мм). Этот способ применим для покрытий, находящихся в эксплуатации, главным образом для пешеходных переходов, мест остановок или стоянок транспорта, направляющих линий и разделительных островков или островков безопасности. Для устройства углублений применяется фрезерующая машина (“холодная” фреза) (см. рис. 2, 3 и 4).
При маркировке, кроме обычных растворителей, применяют быстровысыхающие вещества на базе хлоркаучука. Увеличивается применение пластифицированной серы, которая наносится в различных состояниях. Производство работ в дождливую, холодную погоду оказывает несущественное влияние на долговечность маркировочного материала.
Из искусственных и белых каменных материалов получают полностью прокрашенные заполнители по такой технологии: каменную муку, мелкий песок и двухкомпонентное вяжущее на базе полиэфирной смолы смешивают с пигментом в количестве около 4% и полученной смесью заполняют формы. Кирпичи дробят в дробилках и получают щебень, по прочности не уступающий базальту. Такой прокрашенный щебень рассыпается по поверхности литого асфальта. Чтобы улучшить сцепление, окрашенный щебень обрабатывается раствором кумароновой смолы в бензоле (в соотношении 1:1) в холодном состоянии. Франции такого щебня размером 3—5 мм и 5—8 мм смешивают в соотношении 1:1, рассыпают по норме 5 кг/м 2, затем уплотняют мини-катком или виброплощадкой. Щебень на 3/4 своего размера втапливается в литой асфальт. После семи лет эксплуатации дорожное покрытие с маркировкой, выполненной по вышеуказанной технологии, находится в хорошем состоянии (см. рис. 5 и 6).
Значительное время в странах Европы и США для маркировки дорожных покрытий применяется белый асфальт. Он состоит из синтетического вяжущего, каменной муки и красителя. По консистенции белый асфальт похож на литой асфальтобетон. Его широко применяют для устройства пешеходных переходов и мест остановок, укладка его производится в углубления, которые устраивают в дорожном покрытии с помощью фрезы. Толщина слоя обычно принимается около 2,5 см. В случае использования для маркировки термопластичных материалов прочность укладываемых композиций достигается за счет охлаждения смеси. Перед нанесением состава дорожное покрытие подгрунтовывают полимерным клеем.
В Англии для маркировки покрытий магистралей и улиц применяется термопластичный материал Sprayplastic, наносимый слоем толщиной 1,6 мм с последующим нанесением светоотражающих стеклянных микрошариков. Маркировочный материал высыхает за 30 с, работы ведутся без перерыва движений транспорта.
Дорожные организации Венгрии в течение длительного времени совершенствуют технологию устройства цветного асфальтобетона и разметочных полос. Участки покрытий дорог, построенные более 15 лет назад, находятся в хорошем состоянии. В качестве пигментов применяются двуокись титана (рутил), литопон и геллоген голубой. Эти пигменты выдерживают температуру нагрева до 150—180°С. Готовая смесь поставляется в виде гранул или блоков, которые хранят в холодном состоянии, а в процессе работ распределяют по горячему асфальтобетону. Цветные смеси готовят в смесителе при температуре до 150°С и укладывают в выемки или канавки, сделанные в дорожном покрытии.
В Австрии применяется пластичный материал, в состав которого входят: 100 весовых частей эпоксидной смолы, 5 весовых частей красителя, 180 весовых частей кварцевого песка, 18 весовых частей отвердителя. Материал наносят с помощью специального шаблона. Маркировочные составы могут быть одно- и двухкомпонентные. Около 90% маркировки выполнено однокомпонентными составами, приготовленными из каучука, полимерных смол и их комбинаций. Наносимые слоем 0,4 мм краски служат около года. Хорошие результаты дает введение в краску светоотражающих гранул, это продлевает срок службы разметки и улучшает видимость маркировочных линий в ночное время.
В ФРГ маркировочный состав укладывают в углубления на дорожном покрытии, устраиваемые путем прорезания корундовыми дисками и выжигания пространства между прорезями пламенем кислородно-ацетиленовой горелки на глубину 1—6,6 мм. Обожженную поверхность зачищают проволочной щеткой, грунтуют жидким составом и через 2,5—3,5 ч заливают маркировочным составом. Для устройства полос в большинстве случаев применяют эпоксидную смолу с отвердителем, смешанную с кварцевым песком крупностью 0,1—0,7 мм.
Во Франкфурте-на-Майне применяют холодный двухкомпонентный пластик на основе метакриловых смол с температурой укладки от -10 до +35°С. Такая смола в настоящее время широко применяется при сооружении мостов, для гидроизоляции инженерных сооружений и для маркировки покрытий магистралей. При введении пигмента в смесь можно получить любой цвет.
При нанесении термопластика толщиной слоя 0,5—1 мм разметка служит 12—18 месяцев, при толщине слоя 3 мм маркировка может служить 4 и более лет.
Евгений МАРГАЙЛИК, инженер и патентовед ВОИР
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 48 за 1998 год в рубрике дороги
