Поверхностная обработка

ПОВЕРХНОСТНАЯ ОБРАБОТКА

Щебень

Щебень поверхностной обработки передает нагрузку от транспортного движения на покрытие, служит слоем износа и повышает сцепление между дорогой и колесом автомобиля.

Для того, чтобы обеспечить комплекс этих функций, щебень должен быть прочным, определенной формы, не чувствительным к морозу и обладать хорошей адгезией к покрытию и поверхности минерального материала.

Характеристики щебня зависят либо от выбора месторождения (внутренняя характеристика), либо от способа их производства. Внутренние свойства отвечают потребностям усталостной прочности, сопротивления износу и долговечности в комплексе собственных или приобретенных характеристик.

Три испытания принципиально определяют эти внутренние характеристики:

• Cопротивление удару;
• Cопротивление износу из-за трения;
• Долговечность (микро-шероховатости) измеряется коэффициентом ускоренного полирования.

К этим трем испытаниям желательно добавить четвертое:

• Испытание однородности щебня, позволяющее обнаружить наличие элементов различной объемной массы, изучение характера и пропорций которых может помочь принять щебень или отказаться от него.

Четыре критерия определяют качество щебня.

Гранулометрический состав

Гранулометрический состав определяет шероховатость и однородность поверхностной обработки.

Обычно применяемый щебень подразделяется на следующие классы зернистости (европейские стандарты):

2/4 - 4/6 - 6/10 - 10/14; эти обычные размеры стандартизированы. Очень редко используется другая зернистость; тем не менее,  в любом случае желательно соблюдать правило: d 0,6D (d и D представляют пороги зернистости щебня d/D)

2/4 является исключением из этого правила, чистоты которого, с другой стороны, трудно добиться.

Правило d0,6D ограничивает расширение гранулометрического состава и позволяет добиться однородной поверхностной обработки, Заполнитель, кроме определения d/D, должен иметь свою гранулометрическую кривую, включенную в график его класса зернистости.

Углометрическая формула

Щебень для поверхностных обработок, добываемый из горных массивов и гравийных карьеров, тщательно дробится. Если он приходит из гравийных карьеров, он должен представлять соотношение дробления 4 и более. В силу экономической целесообразности и для неинтенсивных перевозок можно, тем не менее, использовать части еще более крупного соотношения. Соотношение дробления — это отношение самого малого размера материала естественного происхождения, подвергнутого дроблению, к самому крупному размеру полученного мелкозернистого материала.

Форма

Форма щебня должна быть как можно более кубической, плоские (плитки) и вытянутые (иглы) элементы хрупки и плохо укладываются на покрытие. Следует соблюдать следующие правила:

Называя:

L= Длина (самый большой размер)
G= Величина (диаметр самого маленького кольца, через которое можно пропустить щебень)
Е= Толщина (минимальный разброс двух параллельных плоскостей, между которыми можно поместить щебень).

Необходимо:

А) чтобы неравенство L˂G6Е было верно для 90% элементов щебня
Б) чтобы процентное соотношение элементов щебня, для которого отношение G/Е выше 1,56, не превышало:

20-25%, если движение неинтенсивное;
15%, если движение интенсивное;
10%, если движение очень интенсивное.

Чистота

Щебень поверхностной обработки должен быть очень чистым, что обуславливает его тщательную мойку во время производства. В зависимости от того, интенсивное или нет движение, пропорция в весе частиц, проходящих через сито 0,5 мм, должна быть меньше 0,5, 1 или 2% (включая частицы, связанные с мелкозернистым материалом). Кроме того, пропорция мелких частиц ниже 5 микрон должна быть менее 0,05% общего веса мелкозернистого материала. Наличие глины, даже в очень слабых пропорциях, очень нежелательно: глина крайне гидрофильна, и сильное разбухание, которое происходит при наличии воды, приводит к тенденции разрыва связки «вяжущее-щебень».

Катионная эмульсия

Роль битумной эмульсии в поверхностной обработке сводится к приклеиванию щебня к покрытию и приданию водонепроницаемости дорожной одежде.

Выбор битумной эмульсии, предназначенной для поверхностной обработки, определяется в зависимости от типа структуры покрытия, которое должно быть уложено, от профиля дороги, от окружающей среды, от климата, от периода проведения работ, от характера перевозок и от сроков возобновления движения.

Производимая при температуре +80°С приблизительно, и разливаемая при +20°С...+70 °С битумная эмульсия классифицируется, как «холодное вяжущее».

Преимущества битумной эмульсии многочисленны по сравнению с преимуществами безводных вяжущих (разжиженные битумы, разбавленные и т.д.).

Например:

• Произведенная и распределенная при пониженной температуре, она потребляет меньше калорий;
• Она не требует сложностей в  складировании и распределении;
• Она не представляет опасности воспламенения, не токсична  во время обращения с ней;
• Менее требовательная к атмосферным условиям, она позволяет продлить период реализации работ с начала весны до конца осени;
• Она достигает своих конечных качеств не с помощью испарения, а посредством разрыва между битумом и водной фазой, что придает ей лучшую устойчивость во время укладки в холодный и влажный период;
• Она не подвергается застыванию при контакте с грунтом;
• Она имеет максимальную силу сцепления с заполнителем благодаря прекрасному увлажнению последнего в водной фазе;
• Она не может размягчить основание, предотвращая погружение щебня в покрытие или выход вяжущего на его поверхность.

Используемые для поверхностных обработок эмульсии являются, главным образом, катионными эмульсиями.

Концентрация

В поверхностных обработках полезное вяжущее является остаточным вяжущим после распада эмульсии, сопровождающимся испарением и выделением воды. Процентное содержание битума в эмульсиях, используемых для дорожных технологий, может быть от 60 до 69%. 69-процентная эмульсия наиболее подходящая для поверхностных покрытий. Она довольно вязкая при нормальной температуре окружающей среды, чтобы не стекать в углубления на покрытии дороги при сильной деформации или повреждении. Она позволяет получить за один розлив достаточное количество остаточного «вяжущего», чтобы обеспечить укладку щебня крупного размера в один слой.

Вязкость

Вязкость должна быть такой, при которой битумное «вяжущее» не стекает в пониженные области (углубления), и легко распределяется обычными автогудронаторами.

Пенетрация (проницаемость) битумов в зависимости от температуры:

Для битума, подвергнутого одинаковой обработке, вязкость эмульсии непосредственно связана с его  пенетрацией. Вязкость будет тем более низкой, чем ниже будет пенетрация; это видно на примере производимой 69%-ой эмульсии, сделанной  на основе битума пенетрации60/90, либо на основе битума 100/130: второй менее вязкий, чем первый.

Следует отметить, что охлаждение при заданной температуре сопровождается ускоренным повышением вязкости эмульсии с большим процентным содержанием битума, как это показывает разница уклона кривых вязкости, соответствующих 65 и 69%-ным эмульсиям.

Современные распределительные машины позволяют розлив 69%-ных эмульсий при температуре приблизительно +20°С, тем не менее, предпочтительно их распределять при более высокой температуре (+40...+70°С ), что позволяет получить лучшее образование пленки, быстрое охлаждение которой препятствует посторонней утечке. Подсчет показывает, что эмульсия, распыленная между +70 и +80°С на покрытие с окружающей температурой 20°С, остывает при контакте с дорогой до температуры приблизительно +35°С из-за мгновенного обмена калориями с поверхностью контакта.

Вязкость эмульсии изменяется в зависимости от пенетрации битума и от температуры, а также в зависимости от рецептуры, от распыления вяжущего и от процентного соотношения битума в эмульсии.

Влияние температуры на скорость распада катионных эмульсий:

При температуре +20°С 65%-ная эмульсия имеет вязкость от 6° до 10°Е (градус Энглера), тогда, как 69%-ная эмульсия имеет 12-20°Е.

Эмульсии называются жидкими, если их вязкость ниже 6°Е, полужидкими, если вязкость колеблется между 6 и 15°Е, и вязкими, если вязкость выше 15°Е. Градус Энглера легко преобразовать в показатели  ГОСТа по вязкости в секундах.

Скорость распада (время распада)

Скорость распада катионных эмульсий является функцией с многочисленными параметрами. Первым из этих параметров является рецептура эмульгирования.  Выбор и дозирование эмульгатора позволяют получить различные качества эмульсий.  Эмульсии классифицируются  по международным стандартам, исходя из их скорости распада по 4 категориям (в России — ЭБК 1,2,3):

•   Эмульсии с быстрым распадом,
•   С полубыстрым распадом,
•   С медленным распадом
•   Сверхстабилизированные эмульсии.

Можно также наблюдать, что температура играет важную роль в скорости распада. Скорость распада эмульсии, распределенной при +50°С, будет в два раза быстрее, чем скорость распада эмульсии той же рецептуры, разлитой при +20°С. Увеличение скорости распада, связанное с повышением вязкости во время охлаждения, позволяет распределять эмульсию без перерасхода, каким бы ни был поперечный и продольный уклон, деформация покрытия или толщина наносимого слоя.

Время распада зависит от степени влажности дороги и щебня, и имеют прямое воздействие на распад эмульсии. Мокрое шоссе или смоченный щебень требуют уменьшения  время распада. Во влажных регионах имеет место подгонка рецептуры с целью уменьшения этого времени до минимума.

Пористость щебня, которая выражается в увеличении удельной поверхности, способствует, напротив, если она сильно развита, значительному уменьшению времени распада.

Укладка поверхностной обработки при низкой температуре или при повышенной температуре

До появления катионных эмульсий поверхностные обработки достаточно долго подвергались феномену «облысения». Последний происходил либо из-за недостаточности прилипания на границе «вяжущее-щебень», либо из-за хрупкости пленки «вяжущего» при низкой температуре.

Действительно, проницаемость битумов, входящих в состав эмульсий, быстро уменьшается, когда температура падает.

Так, для битумной эмульсии 100/130, разлитой при температуре +10°С, пенетрация остаточного «вяжущего» будет равна 30, но, если после разлива температура понижается до 0 или -5°С, пенетрация достигнет, соответственно, 10 и 7. Проницаемость при низкой температуре будет, очевидно, еще более низкая, с более жесткими битумами. В любую погоду изменение объема вяжущего в щебне напоминает ртуть в термометре — коэффициент расширения вяжущего в 30-50 раз выше коэффициента расширения минерального материала.

Не принимая во внимание точку хрупкости, которая для битума наступает при -25°С...-30°С, и ниже которой всякое движение становится невозможным, вязкость при 0°С такова, что динамический удар может привести к самым печальным последствиям.

Например, когда при 0°С на посыпанную солью дорогу падает снег, температура поверхности покрытия резко понижается до -15°С. Происходит настоящий термический удар: очень вязкий битум при 0°С быстро сжимается и растрескивается, в то время, как более мягкий битум,  может сжиматься без растрескивания. Разрыв пленки «вяжущего», когда это  происходит, представляет собой открытую щель  для воды, что приводит к разрушению покрытия в короткие сроки.

Так как «мозаика» не сформирована, то есть, так как под воздействием движения щебень не лег, как следует, и поддерживается взаимосвязью его боковых сторон, покрытие остается хрупким, в особенности при низкой температуре. Тем не менее, следует отметить, что время, в течение которого покрытие остается хрупким, будет намного короче, если речь идет о многослойном покрытии.

Чтобы ускорить фиксацию щебня в вяжущем и предотвратить появление феномена «облысения» при низкой температуре, базовый битум катионных эмульсий при разливе может разбавляться некоторым количеством растворителя. Его количество зависит от температуры укладки и выбирается таким образом, чтобы пенетрация остаточного вяжущего эмульсии была, при температуре укладки, приблизительно равной пенетрации, которую имел базовый битум при +25°С.

Исходя из этого, возможно укладывать покрытия при относительно низких температурах (до +5°С приблизительно).

Небольшое количество растворителя, содержащегося в остаточном вяжущем, быстро испаряется, и битум приобретает свои первоначальные характеристики, что устраняет любую опасность выпотевания его в теплый период.

Применение растворителей полностью исключает явление облысения, позволяет до минимума снизить выброс щебня из слоя поверхностной обработки на обочину.

Если укладка покрытия происходит в условиях сильной жары, необходимо использовать битум как можно более высокой вязкости. В это время основания дорог, как правило, недостаточно прочны, за исключением оснований из высоко-щебенистых материалов. Мелкозернистый материал для поверхностной обработки имеет тенденцию погружаться в покрытие под воздействием колес большегрузных автомобилей, если его движение не остановлено жестким основанием или заторможено летом использованием вяжущего из вязких битумов. Поэтому в зависимости от сезона, выбор вязкости вяжущего, вводимого в состав эмульсии, является результатом компромисса между условиями укладки и экстремально-встречающимися температурами.

Стабильность при складировании

Стабильность при хранении катионных эмульсий повышенной концентрации, высокой вязкости лучше, чем стабильность менее концентрированных  эмульсий.

Катионные эмульсии для поверхностной обработки могут легко храниться порядка семи дней, и, при необходимости иметь  более длительное хранение.  Даже для эмульсий с очень быстрым распадом защита битумных мицелл эмульгатором достаточна, чтобы предотвратить любую коалесценцию в течение периода такого хранения.

Сопротивление отрыву

Катионные эмульсии прилипают к любому чистому щебню, какой бы ни была его структура. Щебень не должен быть обработан вяжущим (чернен). Тем не менее, прилипание зависит от определенного количества параметров, и, в особенности, от химических свойств эмульгатора, введения  модификаторов, а также, от рН эмульсии.

Было установлено, что значение низкого  рН (сильная кислотность) обеспечивает менее хорошее прилипание, чем рН близкий к З или 4; однако при более низком рН стабильность эмульсии повышается, а обработка материалов вяжущим облегчается. В технологиях стабилизации было решено применять эмульсии с низким рН.

В технологии поверхностных обработок искомым является, безусловно, не высокая стабильность эмульсии, а, прежде всего, хорошее сопротивление отрыву и быстрая скорость распада. Тенденция, таким образом, состоит во введении модификаторов, для противодействия неблагоприятному воздействию низкого рН.

Рецептуры поверхностных обработок

Разработка рецептуры необходима для оптимизации характеристик структуры покрытия, природы и гранулометрических свойств минерального материала, свойств вяжущего, а также их соответствующих дозировок.

Она определяется по следующим параметрам:

• Физическими характеристиками оснований — структурой (старого покрытия — асфальтобетона),  качеством его составляющих (тип заполнителя и вяжущего), состоянием поверхности (жесткость, однородность, растрескивание) и геометрией дороги (её продольный и поперечный профили);
• Характеристиками требований по нагрузке на дорогу — движением (количество автомобилей в день, процентное соотношение тяжелых грузовиков, разрешенная скорость), и условиям эксплуатации (зимнее содержание,  движение в более, чем 2 ряда);
• Условиями окружающей среды — климатический регион, растительность, урбанизация, атмосферные условия во время устройства поверхностной обработки;

Выбор структуры

Различают несколько структур поверхностных обработок:

• Однослойное покрытие;
• Однослойное покрытие с двойным слоем щебня;
• Двухслойное покрытие;
• Покрытие «бутерброд», или ЩВЩ (щебень-вяжущее-щебень).

Структура выбирается, главным образом, в зависимости от вида нагрузок  и состояния основания.

Однослойная структура является наиболее распространенной.  Чаще всего она устраивается из материала фракции 5/10.

Когда движение интенсивное и/или основание неоднородное, предпочтительно уложить двухслойное покрытие,  оно обеспечит   лучшую герметичность старой дороги,  будут лучше распределены деформации. Можно также придать, с некоторыми предосторожностями, легкое перепрофилирование.

Интересный компромисс, особенно распространенный в наше время - однослойная структура с двойным распределением щебня (раскленцовка), которая особенно хорошо приспособлена для дорог с  интенсивными и тяжелыми  нагрузками, при условии, что она уложена на хорошее «жесткое» основание.

Наконец, покрытие «бутерброд», может быть сравнимо с однослойным - с двойной россыпью покрытием. Оно применяется для дорог второстепенного, местного значения.

Минеральный материал

Свойства минеральных материалов

Они обуславливаются экономическими и техническими соображениями.

С технической точки зрения необходимо иметь каменный материал, качество которого соответствует спецификациям, перечисленным выше, а стоимость, зависящая, главным образом, от расстояния транспортирования, заставит выбрать минеральный материал тот, который расположен зачастую как можно ближе к стройке.

На строительных площадках, где поверхностные обработки устраиваются на немагистральной сети автомобильных дорог, применяются местные материалы, несоответствующие по качеству требованиям официальных спецификаций. В этих случаях всегда следует помнить, что любое нарушение технологии по отношению к качеству материала, и, в частности, к их чистоте и их форме, приводит к риску поражения в этой деликатной технологии.

Выбор гранулометрического состава

Для выбора должны быть приняты во внимание различные параметры:

• Получение хорошей шероховатости;
• Эксплуатационные качества (шумность, комфорт вождения);
• Предусмотренный тип структуры покрытия;
• Условия окружающей среды.

Наиболее применимая фракция — 5/10, но более сильная шероховатость может быть достигнута с  фракцией 10/15. В однослойном покрытии с двойным слоем щебня 10/15 будет хорошо сопряжена  с 2/5, разница в зернистости будет, по опыту, такой, которая приведет к лучшему результату.

Если зернистость 10/15 дает преимущества в отношение более высокой шероховатости, в то же время она повышает риск продавливания щебня в мягкое покрытие в силу концентрации усилий, вызванных транспортом, на более ограниченное количество «верхушек» щебня.

Из двух возможных фракций следует выбрать такую, которая представляет наименьшее неудобство в конкретной ситуации.

В местах с повышенной эксплуатацией шум будет гораздо сильнее с заполнителем который имеет повышенную зернистость. В этом случае лучше  применить фракцию  5/10, или даже 2/5, чтобы обеспечить более тонкое покрытие, если же необходимо двойное распределение щебня, то лучше применить  сочетание фракций  5/10-2/5.

В случае с двухслойными покрытиями разница в зернистости между двумя слоями так же желательна, как и для однослойного покрытия с двумя слоями щебня; она позволяет получить лучшую укладку «мозаики» второго слоя.

Практическое дозирование минерального материала и теория

Теоретические дозирование щебня

В случае с однослойными покрытиями идеально будет получить единообразный моногранулированный слой.

Многочисленные разработчики пытались определить идеальное дозирование, исходя из заполнителя теоретической формы: либо правильной геометрической — сферы, куба или тетраэдра, либо пытаясь воспроизвести наблюдения на строительной площадке. В действительности, заполнители, входящие в одну фракцию, различны, и, обычно имеется тенденция принимать во внимание понятие среднего размера:

Δ= (D+d)/2

Как и для других типов поверхностных обработок, для однослойных покрытий, в большинстве случаев необходимо заранее определить укрывающую способность минерального материала принятого гранулометрического состава.

Однослойное покрытие

Дозирования, применяемые для моногранулированных  слоев, могут быть:

от   6 до   7 л/м²  для   2/5
от   8 до   9 л/м²  для   5/10
от 11 до 13 л/м²  для 10/15

Слабый выброс щебня при открытии движения — неизбежен.

Следует избегать попыток увеличить эти дозировки с целью добиться безупречной мозаики. Результат передозировки минерального материала приводит не к ускорению формирования однородной «мозаики», а к разрушению формирующегося моно гранулированного слоя.

Однослойное покрытие с двумя слоями щебня

Целью является получение первичной сетки из крупного щебня, позволяя укрыть 1/3 площади  распределенного вяжущего, а дозирование фракции мелкого размера позволяет заполнить эти «пустоты», оставляя выступающими верхушки крупного щебня.

Эти дозировки должны обеспечить эффективную мозаику с очень хорошим дренированием. Также  позволит избежать  прилипания автошин к вяжущему.

Обычно, эти условия соблюдаются в следующих диапазонах дозирования:

10/15-2/5   10/15    от7 до 9 л/м²
                        2/5     от 4 до 5 л/м²

5/10-2/5      5/10    от 5 до 7 л/м²
                       2/5      от 3 до 4 л/м²

Двухслойное покрытие

В соответствии с определением, эти покрытия представляют собой наложение двух слоев, применяемые дозировки для первого слоя чуть меньше, чем для однослойного покрытия. Небольшая  недодозировка первого слоя не приносит проблем, а кроме того, наоборот позволяет избежать выброса, который помешал бы устройству второго слоя.

Покрытие «бутерброд»

Конечный результат сравним, обычно, с внешним видом однослойного с двумя слоями щебня покрытия, вследствие чего нужно было бы констатировать сопоставимые дозировки. В действительности этот способ устройства, состоящий из покрытия верхушек крупного щебня мелким, требует  равномерного распределения мелкого щебня по всей поверхности с целью обеспечить прохождение дорожных машин без приклеивания к их шинам. Дозирование этого второго слоя будет слегка больше, чем дозирование второго слоя однослойного покрытия с двойным распределением щебня.

Дозирование эмульсии

Дозирование эмульсии под поверхностную обработку оценивается дозированием остаточного вяжущего.

Ошибочно думать, что чем толще скрепляющая щебень пленка вяжущего, тем лучше.

Но, мы знаем, что после разлива и схватывания щебня вяжущее поднимается под воздействием укатки и транспортного движения по внутренним частям пустот, образованных смежными гранями щебня. Одновременно под действием транспортного потока щебень переворачивается, дробится и продавливается в нижележащие покрытия. Следовательно, излишнее дозирование  неблагоприятно отражается на качестве поверхностной обработки.

Дозирование вяжущего должно отвечать двум условиям:

• Быть достаточным, чтобы пленка вяжущего, обеспечивающая приклеивание, могла сопротивляться напряжениям, вызванным движением;
• Не заполнять полностью промежутки, чтобы не всплыть на поверхность и не вызвать явление выпотевания вяжущего над поверхностью слоя поверхностной обработки.

Теоретические рассуждения

Большинство разработчиков говорят, что процентное соотношение пустот при распределении в гранулированном слое находится в пределах 42-52%, процентное соотношение в конце укатки доводится до 30%, в конце после стабилизации посредством движения транспорта количество пустот достигает 20%.

Рассчитано, что остаточное вяжущее должно занимать 2/3 пустот мозаики. Таким образом, можно подсчитать теоретическое дозирование для конкретной фракции путем применения формул, принимая, безусловно, во внимание плотность вяжущего.

Тем не менее, на практике обычно применяется правило, называемое «1/10-я», которое состоит в применении конечного дозирования вяжущего, равного 1/10-й от дозирования щебня, измеряемого в литрах (исходя из правила среднего размера).

Состояние и природа основания 

Основание — элемент первостепенной важности, знание или незнание состояния которого может явиться причиной неудачи или успеха.

Состояние поверхности может быть легко оценено: можно различить жирную и гладкую дорогу, дорогу плотную и шероховатую, или очень шероховатую, пористую, но эта легкость только кажущаяся, так как редко встречаются однородные дороги.

В случае с гладкими и жирными дорогами может быть применено уменьшение дозировки вяжущего порядка 10-20% или использование более крупных фракций щебня. 

Измерения методом песчаного пятна может дать точное представление для характеристики состояния поверхности существующего покрытия.

Следует, также, принимать во внимание обычную пористость микрорастрескивания  или жесткость  основания, которые могли бы  способствовать погружению щебня в слой излишне «мягкого» покрытия.

Агрессивность движения

Она характеризуется количеством тяжелых грузовых автомобилей, а, также, является функцией направления и профиля дороги, как  отдельных точек маршрута, таких, как перекрестки.

Вне зоны перекрестков и виражей, где развиваются значительные тангенциальные силы, перевозки посредством тяжелых грузовиков, проходящих, обычно, по одному и тому же ряду, способствуют уплотнению мозаики, то есть, ускорению, под воздействием вибраций, вдавливания щебня в слой покрытия. Таким образом, на соответствующие ряды должна быть доведена не до дозировка вяжущего на 10-15%.

Напротив, на скоростных участках дорог с 2х2 рядами, четырехрядными, или на центральной части трех рядного шоссе, необходимо дополнительное дозирование на 10-15%.

В случае, если движение не интенсивное, хорошая фиксация щебня в вяжущем возможна только путем передозирования,  которое может достигать до 20% и в этом случае практически не существует риска выпотевания.

Форма и характер щебня

Несмотря на тщательное распределениею щебня, всегда необходимо уточнить его среднюю толщину и выверить дозирование вяжущего.  Разброс не может превышать 10-15%.

Происхождение, физико-химический характер щебня должны также приниматься во внимание, но только сложившийся опыт является элементом оценки. Обычно можно констатировать, что щебень, получаемый из осадочных пород, требует передозировки на 5% по отношению к щебню той же фракции из скальных массивов.

Совмещение поправок

Совмещение различных коррекций в дозировании, производимых в зависимости от разнообразных параметровожет привести к значительному отклонению от среднего дозирования.

Трудно рассчитать  допустимые ограничения: в действительности, опыт показал, что отклонение в +30% обычно позволяет провести правильную обработку, особенно автомобильных дорог с незначительным движением, с другой стороны при высоком уровне загрузки полосы недодозировка не должна превышать значения в 20%.

Укладка и предварительные работы

Чистка дороги

Для обеспечения хорошего прилегания покрытия к основанию необходимо подметание. Покрытие не будет держаться благодаря только собственному весу или силе сцепления своих собственных элементов. Необходимо, чтобы слой пыли не играл роль талька между основанием и покрытием.

На дорогах, уже покрытых углеводородным материалом необходимо производить под метание с целью очистить их от грязи и посторонних тел и, особенно, чтобы освободить кромки от пыли, которая всегда на них собирается. Если покрываемая поверхность состоит из  гравийно-песчаной смеси или обработана гидравлическим вяжущим, или представляет собой щебеночное покрытие макадам, следует очистить поверхность — без ее разрушения — чтобы позволить вяжущему сформировать точки сцепления с крупными элементами.

Операции по подметанию должны осуществляться достаточно рано, чтобы не замедлять ритм бригады, и достаточно поздно, чтобы предотвратить любое новое возникновение загрязнения перед разливом вяжущего.

Распределение эмульсии

Распределение должно осуществляться таким образом, чтобы дозирование было равно установленному значению, чтобы продольное и поперечное распределение было равномерным и чтобы отдельные точки (стыки, выемки) не представляли собой слабых мест в законченной работе.

Соблюдение установленного дозирования

В зависимости от выбранной эмульсии и от ширины используемой рампы водитель определяет, с помощью элементов регулировки гудронатора (номограммы, вычислительного компьютера), необходимое соотношение между скоростью передвижения и количеством оборотов насоса, который определяет дозирование вяжущего на покрытие. Во время осуществления распределения соотношение между скоростью автомобиля и количеством оборотов насоса поддерживается постоянным, путем либо автоматического слежения, либо непосредственного считывания шофером показаний тахометра и счетчика оборотов.

Укладка, описанная выше, возможна и надежна только если применяемая техника находится в состоянии, соответствующем нормам допуска конструктора и поддерживается в состоянии большой чистоты. В действительности, любая загрязненность, будь то на доставляющих машинах, либо имеющая место в цикле производства эмульсии, или любые изменения технических характеристик эмульсии, приводят к изменениям количества жидкости в системе, что делает дозирование ненадежным.

Равномерное продольное распределение

Качество продольного распределения вяжущего является функцией строгого соблюдения бригадой разлива определенных выше параметров для укладки, принимая во внимание непредвиденные изменения в рабочей ширине.

Равномерное поперечное распределение

Бригада разлива должна соблюдать предписанную высоту рампы для каждого типа рампы, и определенные регулировки в зависимости от количества используемых диффузоров. Кроме того, рампа должна поддерживаться, насколько это возможно, параллельно поперечному профилю дороги. Плохое положение рампы по высоте приводит к «вычесыванию» вяжущего, что будет способствовать вырыванию щебня из бороздок, обедненных вяжущим.

Пример регулировки кистеобразных диффузоров:

Кистеобразная струя из форсунки имеет угол 40°, диффузоры расположены один от другого на расстоянии 12,5 см, хорошая равномерность распределения достигается путем наклона всех диффузоров в одном направлении на 15° по отношению к вертикальной плоскости рампы, и фиксируя уровень последней на высоте 25 см от обрабатываемого покрытия.

Тщательная обработка

В начале каждого цикла работ на строительной площадке желательно иметь, с начала покрываемой длины, бумажную ленту; эта лента примет вяжущее, на нескольких дециметрах, пока гудронатор не наберет свою равномерную скорость. Таким образом, по- перечные стыки будут чистыми и аккуратными, без передозировки и недодозировки в отдельных частях. Эта технология может распространяться и на зону остановки автогудронатора по окончании операции.

На стыке двух прилегающих полос распределяемой эмульсии (продольный шов) наложение должно быть точно определено и осуществляться с предосторожностями с целью строгого соблюдения определенного дозирования. Это наложение необходимо для предотвращения недодозировки, так как крайние форсунки рампы не перекрывают своими струями друг друга, как форсунки центральной части секции.

Во время устройства многослойных покрытий следует сдвигать продольные и поперечные стыки каждого слоя.

Эмульсия, будучи продуктом очень сильного сцепления, требует, чтобы были защищены заглушки контрольных смотровых колодцев, люков с ключами и другого вспомогательного оборудования на дороге, чтобы они остались легко открывающимися после устройства покрытия.

Распределение щебня

Как и эмульсия, щебень должен распределяться в соответствии с заданной дозировкой, с наиболее возможной равномерностью, как в поперечном, так и в продольном направлениях. Так, наилучшая точность достигается, применяя твердые и гранулированные материалы.

Чтобы добиться точности дозирования, предписанной гранулометрическим составом в соответствии с рецептурой, бригада, распределяющая щебень, должна соблюдать следующие правила:

Хорошее состояние и надежность техники гарантируют равномерность поперечного и продольного дозирования. Также, состояние техники должно систематически проверяться, принимая во внимание, что прохождение щебня вызывает быстрый износ в области заслонок, шлюзных затворов и дозирующего вальца (ячейкового дозатора).

Приспосабливать регулировки к конкретному типу щебня,  предписанному документацией конкретного объекта. Поскольку даже внутри заданного размера щебня, соотношения размеров имеют колебания.

Строго следовать правилам укладки

Распределять щебень следует как можно раньше после разлива вяжущего. Щебнераспределитель  должен следовать за гудронатором не позже, чем через 20-40 секунд. Этот срок должен соблюдаться тем неукоснительнее, чем быстрее происходит распад эмульсии, или, если эмульсия была разлита на деформированное шоссе и, поэтому, может стекать в низкие точки.

Все поверхности, покрытые вяжущим, должны быть обработаны щебнем. Особое внимание должно быть придано стыкам: не схватившийся во время обработки первой полосы щебень должен сметаться перед покрытием стыка эмульсией второй полосы.

Необходимо, чтобы ответственный за распределение щебня был способен оценить своими глазами качество и плотность распределенных материалов.

Выказав необходимость покрыть как можно раньше эмульсию щебнем, можно понять значение процесса щебнераспределения и скорость укладки заполнителя, которое обеспечивает производительность и дневную выработку на строительной площадке.

Уплотнение покрытия

Уплотнение поверхностной обработки обеспечивает укладку заполнителя и его закрепление на покрытии посредством пленки вяжущего. Пневматические шинные уплотнители великолепно обеспечивают эти функции. Они приспосабливаются к неровностям дороги и не разрушают щебень. Искомый эффект полностью достигается при давлении пневмошин от семи до восьми бар для нагрузки от двух до двух с половиной тонн на колесо посредством трех-пяти проходов на скорости, установленной в три километра/час для первых, и десять километров/час для последних.

Покрытые дороги, на которых возобновилось движение сразу после работ, обеспечиваются полным уплотнением. Тем не менее, в течение небольшого времени, оно должно осуществляться на ограниченной скорости. В случае с однослойным покрытием с двойным слоем щебня уплотнение должно проводиться также после распределения первого слоя заполнителя.

В случае с многослойным покрытием предпочтительно не уплотнять первый слой перед укладкой последующих. В действительности, слишком тщательное устройство первого слоя может помешать удовлетворительному сцеплению последующих слоев. Уплотнение многослойного покрытия должно осуществляться после полной укладки последнего. Эта полная укладка должна быть достаточно быстрой, чтобы уплотнение было проведено перед началом распада эмульсии.

Подбор выброшенного щебня

Выброс определяется, с одной стороны, катающимся заполнителем, который плохо схватился, или не схватился и, с другой стороны, мелкозернистым материалом, вырванным или выброшенным при открытии движения.

Есть смысл подобрать как можно раньше этот выброшенный щебень, поскольку, кроме того, что он может представлять опасность для участников движения, он может помешать формированию мозаики и препятствовать нормальному стоку вод, закупорив   отвод сточных вод.

Как следствие, с момента появления выброса на кромке дороги и по оси рядов, выброс подметается, всасывается и удаляется.

Контрольные мероприятии

Предварительный контроль техники

Контрольные меры распространяются, главным образом, на равномерность распределения в продольном направлении в поперечном направлении, а также на соблюдение дозирований гудронаторов вяжущего и щебнераспределителей.

Распределители вяжущего должны быт проверены на испытательном стенде.

Разрушение за короткие сроки

Распространенное вырывание щебня

Распространенное выкрашивание

Немедленный выброс анормально высок и постоянен.

Вяжущее не схватывает заполнитель. Разрушение распространяется на все покрытие.

Возможные причины:

Погрешность в технологии

• Условия применения находятся выше разумного предела использования поверхностных покрытий (слишком интенсивные горизонтальные нагрузки).

Погрешности рецептуры

• Вяжущее не приспособлено к условиям движения;
• Дозирование вяжущего не подходит к месторасположению, к действительным геометрическим характеристикам заполнителя, к состоянию поверхности основания и к условиям движения;
• Недостаточная общая механическая адгезия на границе вяжущее-щебень;
• Очень хрупкая структура для условий движения.

Ошибки в снабжении

• Составляющие, не отвечающие характеристикам, предусмотренным формулой (свойства, размер, форма, чистота заполнителей).

 Ошибки в укладке

• Техника и используемые средства не соответствуют свойствам составляющих или темпам на строительной площадке;
• Ошибка загрузки, приводящая к применению вяжущего или заполнителей вместо тех, которые должны были быть уложены (например, черненый щебень).

Недостатки осуществления работ

• Температура окружающей среды очень низкая, не позволяющая реализацию работ;
• Дорожное покрытие слишком влажное или слишком холодное;
• Неверное распределенное количество (недодозировка вяжущего, чрезмерное распределение щебня);
• Стекание вяжущего к кромке (эмульсия с медленным распадом);
• Позднее распределение щебня, осуществленное после распада эмульсии;
• Недостаточное уплотнение;
• Преждевременное возобновление движения
• Атмосферные осадки, появляющиеся до того, как организован объездной путь для предохранения свежепокрытого участка.

Отделение элементов мелкозернистого материала одного от другого происходит «пятнами» в более-менее значительных зонах.

Возможные причины:

Недостатки в подготовке покрытия

• Отдельные недодозировки вяжущего вследствие плохого поверхностного геометрического состояния, создавшегося из-за стекания в соседние зоны;
• Впитывание вяжущего покрытием вследствие ремонтных работ, на которых использовались открытые асфальтобетоны.

Недостатки проведения работ

• Неоднородность заполнителя по качеству, зернистости или чистоте (загрязненные склады, что приводит к загрузке земляных комков);
• Не укрытые  участки поверхности.

Вычесывание

Отделение элементов мелкозернистого материала одного от другого происходит параллельными бороздками на краю дороги.

Возможные причины:

• Плохое распределение вяжущего на дороге из-за поврежденности распределительной рампы (забитые сопла форсунок, плохая регулировка распределения струй на грунт).

Отклеивание покрытия от основания

Облысение

Большинство щебня поверхностной обработки отделяется от покрытия пятнами более-менее значительной величины.

Возможные причины:

•  Недостаточно вычищенное основание, ил и загрязненное во время разлива эмульсии;
• Следы не заполненного щебнем вяжущего на дороге, прилипающие к пневматическим шинам, что вызывает еще большее вырывание, особенно по следам движения.

Другие разрушения

Покрытие частично или полностью разрушено в различных зонах

Возможные причины:

• Значительные усилия, разрушающие еще хрупкую мозаику (резкое торможение, внезапное изменение направления перемещения катка);
• Загрязнения (масляные пятна).

Разрушение во времени

Уже упомянутые разрушения могут развиваться с некоторым опозданием, в частности, если условия движения или атмосферные условия внезапно становятся слишком неблагоприятными.

Выброс с первым похолоданием

После кажущейся стабилизации без проблем, покрытие начинает  терять свой  заполнитель систематическим образом (вькрашивание)

Такое разрушение всегда усиливается в зимний период условий  эксплуатации дороги (посыпка солью)  и из-за своеобразных условий движения (пневмошины с шипами). Оно соответствует периодам повышенной влажности, многочисленных переходов через ноль и  холодов.

Возможные  причины:

Ошибки рецептуры

• Недодозирование вяжущего;
• Слишком хрупкий при низких температурах базовый битум.

Ошибки в проведении работ

• Запоздалое  распределение щебня после распада, не позволяющее получить удовлетворительное смачивание заполнителя;
• Чрезмерное распределение щебня, препятствующее формированию мозаики.

Летний выброс

Он происходит из-за сильной жары, когда вяжущее слишком размягчается под воздействием температуры.

Выпотевание

Разрушения, происходящие, в основном в теплое время, которые характеризуются появлением пятен, подтеков или полос вяжущего на поверхности вследствие, либо фактического подъема вяжущего, либо поверхностного обеднения заполнителя.

Выпотевание из-за подъема вяжущего

Ошибки рецептуры

• Теоретическое дозирование вяжущего слишком велико для зернистости или действительной формы материалов;
• Теоретическое дозирование вяжущего плохо приспособлено к характеру или к состоянию основания, уровню движения транспорта;
• Неоднородности заполнителей по качеству  или зернистости;
• Плохая подготовка основания;
• Слишком насыщенное дозирование  во время предыдущих работ;
• Загрязнения (масляные пятна).

Разрушение во времени

Уже упомянутые разрушения могут развиваться с некоторым опозданием, в частности, если условия движения или атмосферные условия внезапно становятся слишком неблагоприятными.

Местные передозировки вяжущего вследствие плохого геометрического состояния дороги, которое способствует накоплению вяжущего в низких точках (выбоины, колея).

Ошибки укладки

• Случайные передозировки вяжущего;
• Недодозировки щебня.

Выпотевание вследствие выброса

Любой выброс приводит к обеднению заполнителем поверхности покрытия, этому обеднению соответствует относительная передозировка вяжущего.

Псевдовыпотевание  образующееся за счет вдавливания щебня в покрытие под действием транспорта.

Это разрушение развивается, главным образом, на полосах движения тяжелых грузовиков. Погружение заполнителя в покрытие производит обеднение поверхностной обработки щебнем и подъемом вяжущего на поверхность.

Ошибки технологии

• Условия применения, находящиеся вне разумных пределов использования поверхностных обработок (слишком интенсивные вертикальные нагрузки по отношению к жесткости основания).

Ошибки рецептуры

• Плохо приспособленная к интенсивности движения структура.
• Слишком мелкий размер щебня относительно жесткости покрытия и интенсивности движения.

Примечание

Вдавливание элементов заполнителя в покрытие может проявиться в очень ограниченных зонах:

• Сильное изменение продольного профиля (крутые вертикальные кривые), вызывающее значительные динамические перегрузки покрытия под действием транспортного потока;
• Ограниченные изменения характера покрытия (заделанные траншеи, расширение по кромке, различные ремонтные работы).

Облысение

Совокупность составляющих поверхностной обработки (вяжущее-щебень) отделяется от покрытия более-менее значительными пятнами.

Это явление происходит в теплое время вследствие выпотевания, когда движениетяжелого транспорта интенсивно. Избыточное вяжущее, размягченное, приклеивается кшинам автомобилей. Покрытие отрывается от основания кусками и снова приклеивается в других местах, формируя неоднородные неровности на покрытии.

Металлические шипы

Под воздействием повторяющихся ударов заполнитель может раздробиться или обнажиться. Тогда происходит усиленный  износ верхнего слоя дорожного покрытия, сопровождающийся вырыванием материала (вяжущего и заполнителей).

Различные загрязнения

Различные виды загрязнения могут иметь губительные последствия для покрытий. Разрушения, которые они порождают, остаются, тем не менее, очень ограниченными по значительности.

Организационные мероприятия на месте работ по поверхностной обработке

Ямочный ремонт

Ямочный ремонт может производиться:

• С помощью битумной эмульсии и щебня гранулометрического состава;
• С помощью материалов обработанных битумной эмульсией;
• С помощью не складируемых плотных материалов, обработанных битумной эмульсией.

Автомобиль ремонтер обычно имеет теплоизолированную емкость для эмульсии, распределительное устройство для пневмонанесения (хобот, удочка с форсункой) эмульсии и щебня, и один или два бункера для разных фракций щебня.

Обычно в технологии ямочного ремонта используют две фракции более крупную 5/10, 10/15 для нижнего слоя и мелкую 2/5 для верхнего слоя. Иногда используют  одну фракцию. Обычно  2/5 и 5/10.

Используемая эмульсия должна быть катионная с быстрым распадом ЭБК-1, с содержанием битума 60-65%. Температура эмульсии  при работе от +30ºС до +60ºС.

Дозировка эмульсии рассчитывается по отношению к каменному материалу 4-5% эмульсии.

Рецептура эмульсии для ямочного ремонта:

1. Битум БНД 60/90 или 90/130 — 60-65%
2. Атгезионная добавка (Diamin OLBS) — 0,05-0,15% — расход в зависимости от типа каменного материала.
3. Керосин — 0,9-3% — чем ниже температура воздуха тем больше желательно вводить керосина: обычно до +10ºС — это 3%, чем выше тем меньше дозировка.
4. Латекс (Butonal NS198) — до 2% — желательно вводить при использовании эмульсии на нагруженных участках дорог.
5. Эмульгатор (Redicote EM44) — 0,25-0,35%
6. Кислота соляная — до рН 2,5 ± 0,3
7. Вода до 100%.

Это классический рецепт, для ямочного ремонта, для любого типа машин ямочного ремонта. Содержание битума корректируется по получаемой вязкости эмульсии и определяется удобством работы (чрезмерное  разбрызгивание). Содержание адгезионной присадки определяется по адгезии к используемому каменному материалу.

Использование латекса преимущественно  на нагруженных дорогах с высокой интенсивностью движения, на перекрестках.

Керосин дозируют в холодное время года для лучшего приживления.