Технология дорожного строительства

5.4.2. Цементобетонное покрытие и основание из ненапряженного бетона

В практике строительства применяют две технологии сооружения цементобетонных покрытий:

1) в сборной опалубке с использованием рельс-форм;
2) в передвижной опалубке или скользящих формах.

Первая технология с использованием простых машин является традиционной и применяется при устройстве дорожных одежд с цементобетонным покрытием на дорогах III и более низких категорий. Недостаток этой технологии - высокая трудоемкость строительства. Ровность покрытия при этой технологии обеспечивается за счет точной установки рельс-форм по отметкам.

Вторая технология осуществляется с использованием высокопроизводительных машин и применяется при устройстве дорожных одежд с цементобетонным покрытием на дорогах I и II категорий. Ровность покрытия обеспечивается применением комбинированного способа укладки цементобетона. Сначала укладывают боковые бетонные полосы шириной 50 см, затем по этим полосам перемещают машины, укладывающие и уплотняющие цементобетонную смесь.

Технология устройства монолитных неармированных однослойных цементобетонных покрытий состоит из следующих операций:

1) подготовка основания;
2) установка рельс-форм или укладка боковых полос;

3) отделка основания, раскладка битумированной бумаги и поли-этиленовой пленки (если не применяют битумированный песок);

4) установка прокладок и штырей в швах коробления;
5) укладка и уплотнение цементобетонной смеси;
6) отделка поверхности цементобетона;
7) устройство швов;
8) снятие рельс-форм;
9) уход за твердеющим цементобетоном.

Технология устройства двухслойных покрытий включает следующие операции:
1) подготовка основания; установка рельс-форм или укладка бетонных полос; отделка основания; раскладка битумированной бумаги;
2) укладка и уплотнение нижнего слоя покрытия; россыпь щебня размером 20...40 мм в количестве 1 м/100 м перед началом схватывания цементобетона; втапливание щебня в цементобетон повторным проходом уплотняющей машины (щебень необходим для создания поверхности с повышенной шероховатостью); операции по устройству швов, снятию рельс-форм и уходу за цементобетоном в течение 10...12 дней;
3) уборка материала, использованного для ухода за цементобетоном (песка); установка прокладок и штырей в швах между плитами; укладка и уплотнение цементобетонной смеси (верхнего слоя); отделка поверхности цементобетона; устройство швов; снятие рельс-форм; уход за цементобетоном.

Технология устройства покрытия при совместном уплотнении двух слоев следующая:

1) подготовка основания;
2) установка рельс-форм или укладка боковых полос;
3) отделка основания;
4) раскладка битумированной бумаги;
5) установка прокладок и штырей;

6) укладка цементобетонной смеси в нижний слой с опережени-ем укладки верхнего слоя на 10...12 м;

7) укладка арматурной сетки (если она предусмотрена);
8) укладка цементобетонной смеси в верхний слой;
9) одновременное уплотнение верхнего и нижнего слоев;
10) отделка поверхности покрытия;
11) устройство швов;
12) снятие рельс-форм;
13) уход за цементобетоном.

Основания устраивают в соответствии с существующими правилами на щебеночных или гравийных слоях. Отсыпают сверху выравнивающий песчаный слой толщиной 2...4 см; если он отсыпан из необработанного битумом песка, то сверху для уменьшения смерзания покрытия и основания зимой укладывают битумированную бумагу или полиэтиленовую пленку; если он - из битумированного песка, бумагу можно не укладывать. При устройстве основания из грунто-цемента или битумогрунта вместо устройства песчаного слоя основание можно выровнять фрезерной профилировочной машиной, а срезанный материал удалить за пределы основания.

Производство работ с помощью бетоноукладочных машин, перемещаемых по рельс-формам. Рельс-формы служат одновременно направляющими для перемещения бетоноукладочных машин и опалубкой для цементобетона. Разбивку линий установки рельс-форм в плане выполняют с одной стороны с помощью теодолита, с другой - по шаблону. Установку рельс-форм по проектным отметкам выполняют с помощью нивелира. Чтобы не было осадки основания под рельс-формами, их обкатывают и замеряют отметки после обкатки (разница не должна превышать 5 мм). Разница по высоте между смежными звеньями, каждое из которых имеет длину 4 м и вес 75...80 кг, не должна превышать 2 мм. Чтобы цементобетонная смесь не прилипала к рельс-формам, их обмазывают отработавшим маслом, известковым или глинистым раствором.

Снимают рельс-формы через 18 ч после укладки бетонной смеси (или через 24 ч при температуре воздуха ниже +15°С).

После установки рельс-форм поверхность основания окончательно планируют. При проверке трехметровой рейкой просвет между ней и основанием не должен превышать 5 мм. Если песок не обработан битумом, по нему расстилают битумированную бумагу путем раскатывания рулонов с перекрытием одной полосы бумаги другой на 5...10 см (укладка бумаги опережает фронт укладки бетонной смеси на 12...18 м). После раскладки бумаги устанавливают в заданном месте прокладки и штыри для швов расширения и крепят их к основанию штырями. Штыри в швах сжатия и в продольных швах погружают в бетонную смесь после бетонирования.

Цементобетонную смесь укладывают бетонораспределительной машиной, а затем уплотняют бетоноотделочной. Бетонораспределитель имеет бункер, перемещаемый по направляющим поперек проезжей части, который загружается сбоку, со стороны обочины. Рабочими органами бетоноотделочной машины являются лопастной вал для разравнивания цементобетонной смеси, вибробрус для уплотнения смеси и отделочный брус для выглаживания поверхности бетона. При оптимальном режиме работы машины, обеспечивающем необходимые качества уплотнения бетонной смеси и ровность покрытия, перед уплотняющим вибробрусом должен образовываться равномерный валик бетонной смеси высотой 8...10 см, а перед диагональными отделывающими брусьями - высотой 1...3 см.

Повышение степени уплотнения может быть достигнуто повторным вибрированием с интервалом 15...30 мин. При этом отжимаются новые порции воды из поверхностных слоев цементобетона и уничтожаются усадочные трещины.

Отделка поверхности заключается в дополнительном выравнивании, выглаживании и вторичном уплотнении верхнего слоя смеси. Обязательным условием эффективного использования бетоноотделочной машины является соответствующая вязкость смеси. Она должна быть равной 1...2 см - для осадки конуса и 20...30 см - для показателя жесткости. Применение более жестких смесей при повторных проходах не дает необходимого уплотнения.

Чтобы бетон набрал проектную прочность, необходимо в течение 4 недель обеспечить стабильную влажность и оградить покрытие от воздействия построечного транспорта. Сохранение в бетоне необходимого количества воды достигается двумя путями: постоянным увлажнением поверхности бетона или ее укрытием водонепроницаемыми материалами. При первом способе перед увлажнением на бетоне тонким слоем распределяют песок, а затем увлажняют поливомоечными машинами. Второй способ заключается в нанесении на поверхность свежеуложенного бетона пленкообразующей жидкости, которая после затвердевания препятствует испарению влаги из бетона. В качестве пленкообразующих материалов применяют битумные эмульсии, разжиженные битумы, лаки.

Качество и срок службы цементобетонного покрытия зависят от конструкции и способов устройства швов сжатия и расширения. Существует два принципиально различных способа устройства швов:

1) в свежеуложенном бетоне;
2) в затвердевшем.

При устройстве швов в свежеуложенном бетоне виброножом вначале нарезают поперечные швы на глубину 6...7 см путем погружения ножа и его вибрирования в течение 10... 15 с. Продольные швы нарезают вибродиском с вибратором при перемещении машины на первой передаче в продольном направлении. Сразу после извлечения ножа или вибродиска в образовавшуюся щель вставляют рейку-шаблон толщиной 8...10 мм и высотой 80...100 мм, препятствующий оплыванию свежего бетона в нарезанный паз. Извлекают шаблон через 30...40 мин и затем заглаживают грани шва. После отделки кромок шов сразу же заполняют мастикой либо прокладкой.

Швы в затвердевшем бетоне нарезают машиной, рабочим органом которой служит быстровращающийся абразивный диск (алмазный или корундовый). Нарезку начинают, когда прочность бетона достигнет 8...10 МПа. Вначале нарезают контрольные поперечные швы, располагаемые через 3...4 плиты (что обеспечивает трещино-стойкость в период твердения бетона), а затем - остальные. Завершающей операцией является заполнение швов мастикой, выполняемое не ранее 7 и не позднее 30 суток после нарезки. Швы заполняют горячей мастикой с помощью механического заливщика, предварительно очистив их от пыли, песка и раствора.

Таким образом, технологическая схема устройства цементобетонного покрытия на дороге, например, III категории, с помощью бетоноукладочных машин, перемещаемых по рельс-формам, включает следующие сменные захватки (рис. 5.4):
1) планировка полос под рельс-формы и установка звеньев рельс-форм на основание;

2) устройство выравнивающего слоя из черного песка;

3) устройство бетонного покрытия (установка закладочных элементов швов), распределение и уплотнение бетонной смеси, отделка поверхности покрытия, устройство контрольных швов, разлив пленкообразующей жидкости;
4) снятие рельс-форм, нарезка пазов деформационных швов, обработка граней пленкообразующей жидкостью;

5) очистка и заполнение пазов деформационных швов мастикой;
6) устройство цементобетонного покрытия на обочинах.

Для дороги III категории ширина покрытия составляет 7 м, толщина - 20 см; основанием служит грунт, укрепленный цементом шириной 8 м и толщиной 14 см; ширина земляного полотна равна 12 м; расчетная скорость потока составляет 155 пог. м в смену.

Рис. 5.4. Технологическая схема устройства цементобетонного покрытия с помощью бетоноукладочных машин, перемещаемых по рельс-формам

Производство работ по устройству монолитного армированного цементобетонного покрытия в передвижной опалубке. По технологии сооружения цементобетонных покрытий в передвижной опалубке самоходные машины укладывают, распределяют и уплотняют цементобетонную смесь на ширине 3,5 или 7,5 м слоем толщиной до 24 см. Ровность покрытия обеспечивает следующая система в виде датчика, непрерывно скользящего по легкому рельсу, установленному по отметкам рядом на обочине. Вместо рельса можно использовать натянутый тросик.

Цементобетонную смесь для укладки без рельс-форм применяют с осадкой конуса до 1,5 см. При устройстве двухполосного покрытия (например, две полосы по 3,5 м) между смежными полосами устраивают шов коробления. При бетонировании второй полосы одну из ходовых гусениц бетоноукладочной машины поднимают, и она перемещается по готовой бетонной полосе.

При укладке монолитного цементобетонного покрытия в скользящих формах следует учитывать ряд особенностей:
1) допускается укладка бетонной смеси на цементогрунтовое основание с первых суток после его устройства при условии введения в цементогрунтовую смесь добавок СДБ (до 1% от массы цемента);
2) копирные струны устанавливаются по обеим сторонам машины при отклонении от проектных отметок не более 5 мм;
3) технологический разрыв между распределителем и бетоноукладчиком не должен превышать 10...30 м;
4) для обеспечения высокого качества покрытия бетоноукладчик должен перемещаться с постоянной скоростью;
5) незначительные неровности и дефекты ликвидируются с помощью трубного финишера не позднее 20 мин после уплотнения, а в жаркую погоду - не позднее 10 мин, за несколько проходов (в среднем - за три);
6) настройка рабочих органов бетоноукладчика имеет ряд особенностей.

При устройстве монолитного армированного цементобетонного покрытия на дороге I категории состав работ на сменных захватках следующий (рис. 5.5):

1) установка копирных струн;

2) чистовая профилировка основания и устройство разделительной прослойки из пленкообразующего материала;
3) устройство армобетонного покрытия (распределение бетонной смеси, раскладка арматурных сеток, втапливание сеток в слой смеси, уплотнение бетонной смеси и формирование покрытия, отделка поверхности покрытия, создание шероховатости, нарезка контрольных швов, распределение пленкообразующей жидкости);

4) нарезка пазов деформационных швов;
5) заполнение пазов швов мастикой;
6) устройство цементобетонных покрытий на обочинах.

Для дороги I категории ширина покрытия составляет 2 х 7,5 м, толщина - 24 см; основанием служит грунт, укрепленный цементом шириной 2 х 9,6 м и толщиной 16 см; земляное полотно устраивается шириной 27,5 м; расчетная скорость потока составляет 700 м в смену.

Преимущество армированных цементобетонных покрытий заключается в том, что они лучше работают на растяжение и в меньшей степени подвержены трещинообразованию.

Для армирования применяется сварная сетка из проволоки диаметром 5...6 мм с расходом металла 3...4 кг/м, а также стальные стержни периодического профиля диаметром 12...14 мм.

Рис. 5.5. Технологическая схема устройства цементобетонного покрытия в передвижной опалубке