Основание долговечности


19.07.2009

Знание современных технологий позволяет построить хорошую дорогу в любой местности. Вопрос – по какой цене и с какой гарантией. Экономичное решение может быть по смете не самым дешевым, а дешевое в перспективе неэкономичным. Особенно если трасса проходит по слабым основаниям Северо-Запада.

Если обратиться к нескольким специалистам с вопросом: почему быстро изнашиваются построенные дороги, они назовут множество различных причин. На страницах нашего журнала мы обсуждали проблему не однажды. В числе факторов, влияющих на качество трасс, профессионалы отмечают низкое качество асфальтобетонного покрытия, проблемы, возникающие при устройстве подстилающих (нижних) слоев, превышение фактических нагрузок над расчетными (поток транспорта оказался более интенсивным). Такая разноголосица вполне объяснима, если вспомнить, что «при проектировании объектов в Петербурге и Ленобласти только по грунтам следует учесть до 20 характеристик: глубину и мощность различных пластов, состав пород, физико-механические свойства и т. д.» (проф. СПбГАСУ Р. Мангушев, «ПСО» № 102, 2007).
Кроме того, не секрет, что иные стойкие убеждения практиков основаны на неверных представлениях о свойствах и поведении некоторых стройматериалов. Например, считается, что качество основания дорог зависит от прочности щебеночного камня. Подобные утверждения опровергаются исследованиями профильного института «СоюзДорНИИ», которые показали: модуль упругости пропорционален плотности укладки щебня (в том числе и менее твердого) («ПСО» № 93, 2006).
Актуальной проблемой российские специалисты считают вред от большегрузных машин, разрушающих полотно. Но немецкие профессионалы в области дорожного строительства считают иначе: дороги выходят из строя прежде всего из-за неправильного устройства основания, плохого дренирования, водоотведения («ПСО» № 109, 2008).
Истина как всегда познается в сравнении. В данном случае между испытанными и прогрессивными технологиями. И об этом мы беседуем с профессором Алексеем Девятиловым, председателем экспертной группы по геосинтетике НТС Росавтодора.

– Алексей Николаевич, по нормативам, основания автомобильных дорог в России могут быть устроены из песчано-гравийной и щебеночно-песчаной смеси, дробленого гравия, фракционированного щебня, металлургического шлака, укрепленных органическими или неорганическими вяжущими и т. п. Чаще всего используют наиболее доступные, экономичные и технологичные ПГС и ЩПС.
Ваш выбор?

– Вообще-то прежде надо исследовать грунт на будущей трассе. И решить, каким способом его укрепить, если он непрочный и насыщенный водой. Например, участок торфа глубиной залегания 5 м, что у нас не редкость. При этом решают несколько задач: грунт требуется армировать, стабилизировать, дать равномерную осадку и фильтровать воду. Каков стандартный метод строительства? Выемка слабого грунта и его замещение. Значит, надо 5 м выбрать и столько же засыпать. Двойная работа и двойные деньги.
Хорошо для подрядчика и плохо для заказчика. А если копать надо глубже? К тому же при больших объемах строительства потребуется много твердых грунтов. Где их брать, если рядом нет пород с высоким коэффициентом фильтрации? Я встречал «умельцев», которые поступали просто – сыпали в основание все подряд из той же местности.
Нельзя экономить на качестве, господа строители! Если в проекте написано, что здесь должны лежать грунты с фильтрацией 3 м/сутки, такие и надо укладывать, а не сыпать суглинок. Есть иной, не менее эффективный способ: забивать сваи, делать насыпь на свайном поле. Это дорого, долго, здесь требуется специальная техника.

– Но у вас есть ответ, как сделать проще и дешевле?

– Проще и дешевле применить геосинтетику, которая выступает как вариант частичного замещения грунтов с хорошим коэффициентом фильтрации. Есть ряд вариантов укладки геотекстиля. Самый правильный – «грунт в обойме». То есть выторфовку следует проводить частично, а потом укладывать песок с хорошим коэффициентом фильтрации в обойме из геотекстиля.
Это равнозначно укладке на болото железобетонной плиты, которая выжимает влагу из слабых грунтов основания и равномерно садится. Расчетная осадка примерно 15–20 см в год. Синтетика, как показал опыт, кроме всего, ускоряет срок консолидации грунта. Еще более современная технология: вертикальное дренирование. В этом случае на стандартных 5 м торфа мы можем достичь консолидации грунта максимум за 6 месяцев. Вместо песчаных дрен РосДорНИИ рекомендует геотекстильные ленточные дрены, более эффективные технически, технологически и экономически.
Геосинтетика экономит деньги и сроки. С дренами и обоймами из геосинтетики выборка грунта на 5-метровом слое торфа минимизируется до 1 м. В разы уменьшается объем привозных грунтов. Разве не убедительно?
Более того, применение геосинтетики не просто продляет срок службы дороги, но создает наиболее долговечную конструкцию. Западные строители уверяют, что такая дорога прослужит 120 лет. Притом практически в каждом элементе дороги есть место для геотекстиля. Потому что его функции четко обозначают роль: армирование, разделение, фильтрация, дренирование, борьба с эрозией.

– Но геосинтетика – полимерный материал, какова его устойчивость в наших широтах – на болотах, в слабых грунтах?

– Совершенно справедливо: Северо-Западный регион один из самых сложных в геологическом отношении – сплошь заболоченные участки, слабые грунты. В то же время надо прокладывать не только автомагистрали, но строить железные дороги, вести газо- и нефтепроводы. Здесь без геотекстиля, в том числе для стабилизации основания, не обойтись. Да, он не вечен. По-разному ведет себя в кислотно-щелочной среде (рН), не всегда выдерживает знакопеременные температуры, иной раз подвержен биологическому воздействию.
Это говорит только об одном: проектировщики и строители обязаны знать, какой вид геосинтетики, с какими характеристиками они применяют. Есть и морозо-, и биоустойчивые. Наука не стоит на месте.
В устройстве дорог, прежде всего, важны такие показатели, как модуль деформации, удлинение, прочность. Не каждый материал может быть использован в слоях асфальтобетона, есть полимеры, которым не место ни в земполотне, ни в верхнем слое дорожного пирога.
А подрядчик, хорошо разбираясь в грунтах, бетонах, асфальтах, пренебрегает знаниями о геосинтетике, считает это неважным. Ему написали «георешетка», значит, по его мнению, подходит любая. Но стеклянную решетку нельзя укладывать на откосы: она не выдержит низких температур, зато прекрасно ведет себя как армирующая в слоях дорожного покрытия. Если положить георешетку из полиэтилена между слоями асфальтобетона – она расплавится вследствие низкой температуры плавления. Материал, которым армируют полотно, не работает как разделительный слой. И наоборот.

– Скажите, насколько экономически обосновано применение геосинтетики?

– Начнем с того, что она используется почти во всех отраслях экономики. Было время, когда советские ученые были пионерами в этой области. Но, как часто бывало, у нас не придали ей должного значения, а на Западе взяли наши идеи, «углубили», развили, и теперь на российском рынке большинство геосинтетических материалов импортные. И то, что мы называем «современными технологиями», создано лет 30 назад.
Сегодня зарубежные ученые идут дальше. продолжают разрабатывать новые виды геосинтетики. Например, мультиаксиальный трикотаж. Мультиаксиальные (многоосевые) структуры как никакие другие текстильные материалы могут выдерживать чрезвычайно высокие нагрузки с равномерным распределением усилий во всех направлениях. Они уже заменяют металл, бетон. Более того – в геосинтетику закладывают свойства датчиков.
Мы ставим на дорогах аппаратуру, тянем провода, а европейцы в постоянном режиме снимают показания со слоя геоткани о ситуации на трассе: интенсивности движения, нагрузках, грузопотоках. Ну и какие аргументы против такого материала? Конечно, заказчик, подрядчик говорили и говорят, что применение геосинтетики удорожает конструкцию дороги. Сию минуту, да, удорожает (хотя не во всех случаях), скажем, на 150 руб. в расчете на 1 кв. м. Но попробуем посчитать.
Применив армирующую геосинтетику, реально уменьшить колееобразование и продлить срок службы дорожной одежды. Есть разница – или мы вернемся на ямочный ремонт этой дороги через год или через несколько лет, увеличив межремонтный период. Экономический эффект налицо.

– Общая протяженность дорог России – федеральных, территориальных и муниципальных – оценивается в 1150 тыс. км. Спрос на материал будет большой...

– По самым скромным подсчетам, десятки миллионов метров. У нас наибольшая в мире протяженность дорог, а западный рынок перенасыщен, поэтому немецкие, голландские, чешские и т.д. производители геосинтетики стремятся завоевать российский рынок. Причем их материал не всегда соответствует как заявленным параметрам, так и нашим климатическим и геологическим условиям. Вывод один – надо развивать свое производство.
Считаю, кризис открывает нишу для отечественных компаний, дает им шанс показать свой потенциал, доказать преимущества своей продукции. Например, московское ООО «Стеклонит» выпускает хорошие решетки на основе стеклонити. Специально для слабых грунтов производит геосинтетику группа «Славрос». Но два производителя не в состоянии покрыть потребности страны, если всерьез выполнять программу «Дороги России».

Опыт производителя

Челябинский патент
Недавно челябинская компания ООО «Си Айрлайд» представила на рынке стройматериалов в качестве модифицирующей комплексной добавки серию синтетических волокон «ВСМ-Си Айрлайд».
Это первый отечественный продукт, разработанный и произведенный из модифицированного высокомолекулярного полимера. Компания является обладателем запатентованной технологии производства и технологии применения ВСМ в строительстве на территории РФ.
Чтобы получить полимерную фибру нужных механических и физико-химических свойств, потребовалось обстоятельно поработать с различными полимерами и их комбинациями. В большинстве – это соединения, обладающие низкой поверхностной энергией. Следовательно, надо было придать свойства высокой адгезии волокна к цементному камню и высокой стойкости к насыщенной щелочной среде гидратирующего цемента, где водородный показатель рН =11 и выше. Структурной и химической модификацией повышен модуль упругости волокна.
Известно также, что полипропилен имеет низкую температуру плавления (около 160°). В результате исследований был произведен новый тип волокон для микроармирования ячеистых бетонов, произведенных по автоклавной технологии, где температура не менее 180–190°.
Что дает микроармирование? Когда бетонная смесь твердеет, не происходит больших усадочных явлений и развития трещин, капиллярного подсоса влаги. Полимерная фибра влияет на функциональные, потребительские и эксплуатационные свойства цементных композиций. Бетон с микроволокном (диаметр 20–25 микрон, длина 6–18 мм) стал более эластичным.
Эксперименты дали хорошие результаты по сопротивлению растягивающим воздействиям на бетонную конструкцию, по вибростойкости, на ударную вязкость разрушения. Бетонная поверхность до разрушения выдержала 11 ударов, обычный бетон только 3 удара.

Директор департамента исследований и разработок ООО «Си Айрлайд» Алексей Савельев:
– Начатые в сотрудничестве с дорожниками исследования продолжаются пока на уровне верхнего слоя дорожного покрытия. Работа с Уфимским университетом по определению эффективности применения ВСМ в асфальтобетонах показала следующее. На закатанных асфальтом участках, выполненных по технологии микроармирования, по сравнению с контрольными, уменьшена трещиноватость, увеличена сдвиговая устойчивость.
Один из главных показателей – водонасыщение (объемное содержание пор). Оно должно колебаться от 1,5 до 4%. Меньше полутора процентов – при нагревании на поверхность будет выдавливаться битум, и покрытие станет скользким. Свыше 4% – происходит большой подсос атмосферной или грунтовой влаги, что при знакопеременных температурах разорвет влажное дорожное полотно.
Замеры после испытаний показали: на контрольном участке пористость составила 3,8%, на опытных оптимальные 1,5%, что, несомненно, повышает долговечность верхнего слоя дорожного покрытия.
В дорожно-строительной практике есть опыт применения базальтовой фибры. Но при низких температурах у таких композиций снижается прочность на изгиб, и любая подвижка почвы (подготовка земполотна под основание дороги, вспучивание или просадка грунтов) приводит к образованию трещин в асфальтобетоне.
Продолжаются теоретические и экспериментальные исследования для разработки и производства специализированных волокон для дисперсного армирования асфальтобетонов в различных климатических зонах.
Теперь они связаны с проблемой влияния верхних слоев дорожной одежды на нижние. Поскольку поверхность дороги испытывает главные нагрузки.

Подготовил Виктор Малков

Количество показов: 1041

Новости партнеров:

Загрузка...
RedTram

Жилой комплекс на Большевиков
^ Наверх
/js/script.js">