Армирование дорог: материалы, устройство, ГОСТы

Материалы для армирования дорог

Армирование покрытий из асфальтобетона

Армирование оснований дорог

Армирование земляного полотна

 

Когда речь заходит о строительстве новой дороги, огромное значение уделяют главным составляющим конструкции — песку, щебню, битумной эмульсии, асфальтобетонной смеси, — а вот о дополнительных материалах, способных внести значительный вклад в увеличение межремонтных сроков, вспоминают редко. К примеру, геосинтетический материал чаще всего рассматривают только как элемент, препятствующий взаимному проникновению частиц материалов на границе слоев, но на самом деле он может нести не только разделяющую или дренирующую функцию, но и армирующую.

 

 

 

На сегодняшний день для армирования дорог, то есть для улучшения их физико-механических и транспортно-эксплуатационных характеристик, применяют:

 

• геотекстиль

• георешетки

• геосетки

• геосотовый материал

• геоматы

• геокомпозиты

• стальные сетки

 

Конечно, не все вышеперечисленные материалы подходят для использования в слоях покрытия, некоторые из них, например геоматы, применяют только для укрепления и антикоррозийной защиты откосов, которые без сомнения тоже являются важной частью дорог.

Все материалы с приставкой «гео» создают из неорганических веществ и полимеров: полиамидов, полипропиленов, полиэтиленов, полиэфиров, поливинилового спирта, стекловолокна, базальтов, арамидов, — каждый из них обладает необходимыми для долговечности дорог свойствами: водостойкостью, устойчивостью к циклам замерзания и оттаивания, биостойкостью и другими.

При этом использование разных материалов в качестве основного компонента геосинтетики, предопределяет ее склонность к тому или иному свойству. К примеру, георешетка, выполненная из арамида, демонстрирует меньшую растяжимость во время повышенных нагрузок, чем образец из полиамида, что говорит о ее большей прочности; геополотно из полипропилена более устойчиво к воздействию щелочей, чем текстиль из полиэфира, но при этом оно менее прочное; и так далее.

 

По данным российского отделения IGS — Международного сообщества производителей геосинтетических материалов

 

Таким образом, выбор того или иного геосинтетика под конкретный объект должен быть основан не только на показателе его прочности, но и на не менее важных стойкости к ультрафиолету, устойчивости к воздействию кислотных или щелочных сред, и других.

Геосинтетические материалы создают благодаря использованию разных технологий, — это повлияло на дополнительную классификацию продукции в зависимости от способа производства. Таким образом, материалы могут быть тканые, нетканые, вязаные, плетеные, экструдированные, вспененные и скрепленные. При этом некоторые предприятия дополнительно улучшают свойства геосинтетиков, — в основном георешеток и геосеток, — пропитывая или покрывая их нити и волокна специальными веществами, например битумной эмульсией или ультрафиолетовым стабилизатором.

 

Материалы для армирования дорог

Геотекстиль — тканый, нетканый или вязаный сплошной проницаемый материал, состоящий из волокон, нитей, пряж, соединенных между собой в единое полотно.

 

 

Нетканый геотекстиль не предназначен для сдерживания нагрузок, поэтому в целях армирования дорог, если и применяют полотно, то только вязаное или тканое, прочность при растяжении которых может достигать 2500 кН/м, — очень высокий показатель.

Георешетки, в отличие от геополотен, характеризуются наличием ярко выраженных ячеек, длина сторон которых в среднем составляет от 20 до 100 мм.

В зависимости от способа производства этот материал бывает тканым, нетканым, вязаным, скрепленным или экструдированным. Более того, разная продукция может иметь разную форму ячеек, — это разделило все георешетки на:

 

• одноосноориентированные — у которых продольные нити толще поперечных или ячейки имеют вытянутую форму

• двуосноориентированные — c квадратными ячейками

• мультиориентированные — с треугольными ячейками

 

 

Ориентированность на количество осей означает, что решетка может выдержать повышенные нагрузки на те или иные стороны ячейки. То есть, одноосноориентированные — на продольные волокна; двуосноориентированные — в равной степени на продольные и поперечные; мультиориентированные — в случае с треугольными ячейками — еще и на диагональные.

Для примера: у одноосноориентированной решетки прочность при растяжении в продольном направлении может составлять 800 кН/м, а в поперечном — 30 кН/м. У продукции с квадратными и треугольными ячейками эти показатели всегда будут равны.

Геосетки по сути — те же георешетки, только более «подвижные»; преимущественно двуосноориентированные, то есть с квадратными ячейками, наиболее популярные размеры которых составляют 25 x 25, 30 x 30, 40 x 40 и 50 x 50 мм.

По способу производства геосетки разделяют на вязаные, плетеные и экструдированные, а их прочность при растяжении в среднем не превышает 200 кН/м.

 

Важно отметить, что некоторые производители геосинтетических материалов, — в своих буклетах или на сайте, — вообще не выделяют такой вид продукции как геосетки: указывают только георешетки, которые отличаются друг от друга различными параметрами. Отдельные предприятия в наименовании товара так и указывают: «георешетки (геосетки)». Все это говорит о том, что участники рынка не всегда видят разницу между этими видами геосинтетиков.

Геосотовый материал, который иногда еще называют пространственной или объемной решеткой, создают из полимерных полос: при производстве их соединяют друг с другом таким образом, чтобы в итоге образовались ячейки с высокими бортами.

 

 

Скрепление полос осуществляют различными способами, в том числе с помощью ультразвуковой сварки. К тому же, некоторые производители такого вида материала предварительно перфорируют полосы — это обеспечивает лучший отвод воды при использовании геосинтетика для армирования откосов.

Максимальная нагрузка при растяжении полосы геосотового материала составляет не менее 20 кН/м, а высота стенок ячеек в среднем может достигать 200 мм.

В отличие от других видов армирующих дорогу материалов, геосоты поставляются не в рулонах, а в специально собранных модулях, которые раскладываются по типу гармошки.

Геомат представляет собой пространственный материал, созданный из волокон и нитей тканым, нетканым, вязаным, плетеным или экструдированным способом. Структуру этого геосинтетика составляют хаотично расположенные волокна полимера, скрепленные термически, в некоторых случаях с основой из сетки, решетки или продольных нитей.

 

 

Если геомат не усилен решеткой или сеткой, его прочность на растяжение вдоль полотна мала, к примеру она может составлять 1,8 кН/м, если же усилен — то показатель прочности будет соответствовать показателю прочности материала-основания.

Среди всех геосинтетических материалов наиболее функциональными являются геокомпозиты. Их отличительная особенность — единая конструкция, выраженная наличием двух разных видов геосинтетиков, чаще всего георешетки и геополотна. В этом случае материал выполняет сразу несколько функций — разделяющую, армирующую и дренирующую. Прочность на растяжение геокомпозитов может достигать 2400 кН/м.

 

 

Полную классификацию геосинтетических материалов, применяемых в дорожном строительстве, можно найти в стандарте ГОСТ Р 55028-2012 «Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для дорожного строительства. Классификация, термины и определения».

Говоря о материалах, предназначенных для армирования дорог, нельзя оставить без внимания стальные сетки с шестиугольными ячейками. Диаметр проволоки таких материалов, покрытых антикоррозийным покрытием, в среднем составляет 2,5 мм, а размер ячеек, в зависимости от типа сеток, может быть 60 x 80, 80 x 100, 100 x 120 мм. В качестве усиливающих конструкцию полотна элементов выступают поперечные стальные пруты, расположенные друг от друга на определенном расстоянии.

 

 

Армирование покрытий из асфальтобетона

Армирование покрытий реализуют за счет укладки геосинтетических материалов или стальных сеток между слоями асфальта. Такой подход обеспечивает жесткое, но в достаточной мере гибкое основание под верхним слоем покрытия, — это формирует меньшую колейность, повышает модуль упругости и пределы прочности на растяжение, сжатие и сдвиг. К тому же, усиление конструкции специальным материалом останавливает распространение трещин в верхних и нижних слоях покрытия.

 

 

В качестве геосинтетических материалов, необходимых для армирования покрытий, применяют георешетки, геосетки или геокомпозиты с основой из георешетки, созданные из полиэфира, поливинилового спирта, стекловолокна или базальтового волокна, — то есть материалы прочные, демонстрирующие низкие показатели растяжения под нагрузками.

Геосинтетики укладывают на нижний слой покрытия на подгрунтовку — битумную эмульсию. В качестве дополнительного крепления полотна к асфальтобетону, если это необходимо, используют металлические дюбели.

Свойства геосинтетических материалов, применяемых для армирования покрытий, — прочность на растяжение, относительное удлинение, напряжение при растяжении, показатель морозостойкости и другие, — должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 55029-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для армирования асфальтобетонных слоев дорожной одежды. Технические требования».

Что касается стальных сеток, то для их крепления к нижележащему слою тоже используют металлические дюбели, а вот в качестве материала, обеспечивающего сцепление с нижним и верхним слоем, применяют литую эмульсионно-минеральную смесь. Подробнее об этом, в том числе о требованиях к стальной сетке, можно узнать в отраслевом методическом документе Росавтодора — ОДМ 218.3.041-2020 «Методические рекомендации по армированию асфальтобетонных слоёв дорожных одежд стальными сетками».

 

 

Армирование оснований дорог

Армировании оснований дорог достигается за счет наличия геосинтетических материалов между слоем расклинцованного щебня или щебеночно-песчано-гравийной смеси (ЩПГ) и нижележащим слоем песка или грунта земляного полотна. Рекомендации по этому поводу указаны в пункте 6.9 предварительного национального стандарта ПНСТ 542-2021 «Дороги автомобильные общего пользования. Нежесткие дорожные одежды. Правила проектирования».

В качестве армирующих основания дорог материалов применяют георешетки, геосоты, тканое геополотно, а также геокомпозиты, созданные из полипропилена, полиэфира или поливинилового спирта.

Наиболее эффективным материалом для усиления оснований считаются георешетки: фракции щебня, заклинившись в ячейках, ограничены в смещении в горизонтальной плоскости, — это позволяет сохранить прочный минеральный каркас слоя.

При укладке георешетки каких-либо дополнительных креплений не устраивают, главное — обеспечить выравнивание полотна без образования складок. При этом в уже отмененном ОДМ 218.5.002-2008 «Методические рекомендации по применению полимерных геосеток (георешеток) для усиления слоев дорожной одежды из зернистых материалов» сказано, что в отдельных случаях, например при сильном ветре, могут быть использованы анкеры.

Если георешетки применяют для армирования оснований асфальтобетонных дорог, то геосотовые материалы больше подходят для строительства дорог низших категорий, где в качестве покрытия может быть использован щебень, ЩГП или крупнообломочные грунты.

Требования к геосинтетическим материалам, применяемым для армирования оснований дорог, указаны в стандарте ГОСТ Р 56338-2015 «Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для армирования нижних слоев основания дорожной одежды. Технические требования».

 

 

Армирование земляного полотна

Армирование земляного полотна осуществляют для уменьшения величины осадки и для эффективной стабилизации насыпи при устройстве конструкций на слабых, в том числе болотных, грунтах или в местах, характеризующихся рисками карстовых провалов.

Так как земляное полотно, в отличие от верхнего слоя основания или нижнего слоя покрытия, постоянно находится под высоким давлением вышележащих слоев, в качестве армирующих материалов используют жесткие материалы — тканый геотекстиль, георешетки или геокомпозиты, с низким показателем относительного удлинения при максимальной нагрузке в продольном и поперечном направлении. При создании таких материалов применяют полиэфир, стекловолокно, базальт, поливиниловый спирт. Другой прочный материал — арамид — укладывают там, где есть риск появления карстовых провалов.

По данным российского отделения IGS — Международного сообщества производителей геосинтетических материалов

 

При устройстве насыпей с использованием глинистых грунтов повышенной влажности может быть использовано послойной армирование геосинтетическими материалами, — об этом говорит ОДМ 218.2.094-2018 «Методические рекомендации по проектированию земляного полотна автомобильных дорог общего пользования из местных талых и мерзлых переувлажненных глинистых и торфяных грунтов в зонах распространения многолетнемерзлых грунтов».

Отдельное внимание стоит уделить армированию откосов, — для этого служат георешетки, геосоты и геоматы, созданные из полипропилена, полиэфира или полиамида. Основная функция геосинтетиков в данном случае — формирование противоэрозийной защиты, а также укрепление конструкции откосов. Для крепления геоматериала к поверхности откосов дорожники используют анкеры. После окончательного монтажа ячейки заполняют песком, щебнем или плодородной землей, — в зависимости от требований проектной документации.

 

 

Полимерное полотно, растянутое на откосе, в процессе эксплуатации дороги напрямую контактирует с почвенно-растительным слоем, поэтому оно должно быть устойчиво к ультрафиолетовому излучению, микроорганизмам, химикатам и так далее, — в соответствии с требованиями отраслевого стандарта ОДМ 218.2.078-2016 «Методические рекомендации по выбору конструкции укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог общего пользования».

Подытожив все вышесказанное, можно прийти к выводу, что применение геосинтетических материалов при строительстве дорог разных категорий несомненно вносит вклад в увеличение их сроков службы.

Главные плюсы геосинтетических материалов c точки зрения армирования дорог:

 

• повышение модуля упругости

• увеличение несущей способности дорожных одежд

• уменьшение упругих деформаций

• замедление пластических деформаций (образование колеи)

• прерывание распространения трещин, идущих как из вышележащих, так и нижележащих слоев асфальта

 

Какое бы количество геосинтетиков не было использовано в конструкции дорожных одежд, без главного компонента полотна — асфальта — невозможно добиться необходимых транспортно-эксплуатационных показателей дорог высших категорий. Для создания качественной асфальтобетонной смеси, выполненной в точном соответствии с заданным рецептом, участники дорожно-строительной применяют современные АБЗ, в том числе от компании SOLOMATIC.

 

 

Если ваше предприятие ищет поставщика надежного комплекса для выпуска всех видов смесей, — по стандартам серий 58401 и 58406, теплых, литых, цветных и других, — мы готовы в этом помочь.

Среди нашего оборудования вы можете найти не только асфальтосмесительные установки разной производительности, но и дополнительное оборудование — агрегат целлюлозной добавки, битумно-эмульсионные установки, комплексы для использования вторичного материала — асфальтогранулята — при выпуске новых смесей.

Более того, при необходимости мы можем сконструировать тот или иной агрегат под решение ваших индивидуальных задач, — тесное сотрудничество с инженерами компании NFLG, собственные производственные мощности на территории России, а также многолетий опыт работы с отечественными предприятиями позволяет нам успешно выполнять самые нестандартные проекты.

Для получения более подробной информации позвоните нам по телефону 8 (800) 555-73-40, отправьте запрос на sale@solomatic.ru или используйте любой другой удобный способ, указанный в разделе с контактами.

Оборудование от компании SOLOMATIC — залог стабильного выпуска продукции для решения ваших задач.