Местные дорожно-строительные материалы

Бутовый камень представляет собой куски природного камня  неправильной формы размером до 50 см. Из бутового камня устраивают фундаменты различных сооружений, подпорные  стенки, фильтрующие насыпи и др. К булыжному камню относят  природные камни размером 12...30 см. Камень больших размеров называется валуном. Колотый камень получают дроблением валунов и скальных пород. Размерит колотого камня примерно такие же, как и булыжного. Булыжный и колотый камень используют для устройства дорожной одежды (булыжный мостовой), укрепления откосов и в качестве заполнителя бетона (бутобетона).

Асфальтовые (дегтевые) бетоны и мастики

Асфальтовые (дегтевые) бетоны и мастики — это искусственные  строительные материалы, получаемые в  результате затвердевания рационально  подобранных однородных смесей битумов (дегтей) с минеральными заполнителями  и тонкодисперсным наполнителем. Мастики в отличие от бетонов  не содержат в себе заполнитель, они  представляют собой пластичные смеси органических вяжущих с порошкообразным или волокнистым наполнителем.

Заполнители и наполнители  сложным образом взаимодействуют  с битумом и дегтем, выполняя роль компонентов образующих общую структуру. Минеральные порошки переводят  органическое вяжущее в пленочное  состояние благодаря высокоразвитой поверхности и образуют структурированную  дисперсную систему, обладающую высокой  прочностью, вязкостью и водоустойчивостью. В асфальтовых бетонах они, кроме  того, заполняют все мелкие пустоты  между частицами заполнителей.

Высококачественные минеральные  порошки должны обладать хемосорбционной  активностью. Такую активность по отношению  к битумам имеют основные горные породы: известняк, доломиты, доломитизированные известняки и пр.

Структурообразующая роль песка  и щебня значительно отличается от роли минерального порошка. Основным макроструктурным элементом асфальтовых  бетонов является обычный щебень, главное назначение которого заключается  в формировании жесткого пространственного  каркаса.

Пустоты между крупными зернами  щебня заполняются песком. Песок  повышает также удобообрабатываемость  смеси, улучшает ее общую однородность.

Оптимальной структурой асфальтовых  бетонов является такая структура, при которой полидисперсные зерна  минеральной смеси контактируют через прослойки вяжущего вещества, а общее количество последнего является предельно минимальным для образования  сплошной пространственной сетки в  монолите и поддержания необходимой  удобообрабатываемости массы на всех технологических стадиях, особенно при процессе уплотнения.

Основными классификационными признаками для асфальтовых бетонов  служат температура укладываемой смеси, плотность, хрупкость и содержание скелетных фракций. Асфальтовые  бетоны применяют в горячем, теплом и холодном состоянии.

Горячие асфальтобетоны укладывают в покрытие при температуре 112— 170 градусов Цельсия, теплые — 60—80 градусов и холодные — при обычных температурах окружающего воздуха, но не ниже 10 градусов. Горячие и теплые асфальтобетоны разделяют в зависимости от наибольшего  размера зерен щебня (гравия) на крупнозернистые (до 40 мм), среднезернистые (до 20 мм), мелкозернистые (до 15 мм), песчаные (до 5 мм). Холодные асфальтобетоны выпускают только мелкозернистыми  или песчаными.

Различают плотные и пористые асфальтобетоны. Первые имеют остаточную пористость 2,5—5% и применяются в  верхнем слое покрытия, вторые с  остаточной пористостью 5—10% применяют  в нижнем слое и для устройства оснований. Плотные (горячие и теплые) асфальтобетоны изготовляют многощебенистыми с содержанием щебня 50—65% (тип  А), средне- и малощебенистыми (типы Б и В) соответственно с содержанием щебня 35—50 и 20—35%, а также песчаными из дробленого песка при содержании частиц 1,25—5 мм не менее 35% (тип Б) и из природного песка — не менее 14% (тип Д).

Вяжущие материалы

 

Для образования бетонов  и укрепления грунтов применяют  так называемые вяжущие материалы, которые могут быть органического  и неорганического происхождения. К органическим вяжущим относят  природные и искусственные нефтяные битумы (последние получают путем  перегонки сырой нефти, окисления  и переработки ее тяжелых фракций); дегти — продукт перегонки  твердого топлива и природных  битумов; древесные смолы, мазут  и тяжелая нефть. Согласно СНиП, запрещается  применять каменноугольные дегти  и смолы для устройства верхних  слоев дорожных одежд участков дорог, проходящих в пределах населенных пунктов, так как они способны при повышенной температуре выделять вредные для  здоровья людей вещества.

К неорганическим (минеральным) вяжущим относят цементы, гипс и  известь. Цементы (портланд, пуццо-лановый, шлакопортланд, расширяющийся, гидрофобный, быстротвердеющий, пластифицированный и др.) — тонкомолотые порошкообразные  смеси минерального происхождения, которые при замешивании с  водой (затворении) образуют пластичное тесто, постепенно затвердевающее и  переходящее в камнеподобное  состояние. В дорожном строительстве  наибольшее распространение получил  портландцемент — продукт тонкого  помола клинкера (клинкер — материал, получаемый путем спекания сырьевой смеси — глины и углекислого  кальция). В зависимости от механической прочности портландцемент выпускается  марок 300, 400, 500 и 600. Марки цемента  характеризуются прочностью при  сжатии образца в 28-дневном возрасте (измеряется в паскалях). Цемент используют для приготовления строительного  раствора (смесь песка, цемента и  воды), бетона (смесь песка, щебня  или гравия и воды) и железобетона (бетон, армированный стальными прутьями). Из бетона и железобетона изготовляют  элементы мостов и дорожных труб; покрытия дорожных одежд капитального типа также могут быть выполнены из бетона.

Известь — неорганическое вяжущее, получаемое путем обжига карбонатных  пород — известняков, доломитов  и т, д. Известь может иметь  вид комков (комовая, негашеная); порошка (молотая); пушонки (получают путем гашения  водой комовой или молотой  извести). При избытке воды в извести  образуется известковое тесто. В  дорожном строительстве известь  используют для повышения прочности  и водостойкости грунтов и  изделий из гипса, а также для  приготовления раствора.

 

 

Битумы

 

Битумы. Относятся к органическим вяжущим материалам, представляют собой  группу природных и искусственных  твердых, пластичных или жидких веществ, состоящих из смеси органических высокомолекулярных соединений (ароматические  углеводороды и их производные).

 

Легко соединяются с каменными  материалами, образуют прочную, водоустойчивую пленку. Искусственным путем битумы приготавливают из нефти или сланцев. Они делятся на три группы: твердые, жидкие и вязкие битумы — в зависимости  от подвижности при 20…25.° С и  при 120… 180° С. Показателями битумов  являются вязкость, пластичность и  прочность. При изменении температуры  у битумов сильно меняется вязкость. Так, при изменении температуры  от — 30.° С до + 60.° С битум  переходит из твердого в вязко-пластичное, а затем в жидкое состояние.

 

При строительстве дорожных и аэродромных покрытий используются искусственно получаемые из нефти дорожные вязкие битумы марки БНД (битумы нефтяные дорожные), марки БН (битумы нефтяные) и жидкие битумы марок БГ (быстрогустеющие), СГ (среднегустеющие) и МГ (медленногустеющие).

 

Природные битумы по качеству бывают лучше нефтяных. Их месторождения  встречаются на Кавказе, в Крыму, в Сибири, в Средней Азии.

 

 

 

 

 

Дороги  с покрытием низшего типа

 

К низшим типам относят  покрытия из местных грунтов (грунтовые), а также грунтовые, улучшенные местными материалами — песком, щебнем, гравием, шлаком, ракушкой, глиной и др. Покрытия низших типов возможны при малой  интенсивности движения, в основном на дорогах V технической категории  при среднегодовой интенсивности  менее 100 автомобилей в сутки. Такие  вяжущие материалы, как цемент, битум, деготь, эмульсии, для строительства  дорог с покрытиями низших типов  не используют.

Транспортно-эксплуатационные качества дорог с покрытиями низших типов невысоки: в сухое время  года они пылят, а в период распутицы  труднопроезжаемы или совсем непроезжаемы. Поэтому такие покрытия применяют  на дорогах, где возможен временный  перерыв движения в период осенней  или весенней распутицы.

 

 

Дорожная  одежда

Дорожной одеждой принято  называть укрепленную поверхность  земляного полотна дороги в пределах проезжей части, по которой непосредственно  движется транспорт.

Дорожную одежду устраивают для создания прочной и ровной поверхности, делающей возможной движение транспорта с расчетной скоростью. Она воспринимает сосредоточенные  нагрузки от колес автомобилей и  распределяет их по площади земляного  полотна, в результате чего в нем  возникают сравнительно малые напряжения и деформации, что способствует прочности  и устойчивости дороги. Одежда —  обычно самая дорогостоящая часть дороги, в среднем она составляет для дорог IV категории примерно 25...60 % общей строительной стоимости, а для V категории—20...60 %.

Конструктивные  слои дорожной одежды

 

 

Экономически  целесообразно выполнять дорожную одежду в виде нескольких конструктивных слоев из каменных материалов различной  прочности.

Различают три  основных слоя.  

Покрытие  — верхний, наиболее прочный слой, подвергающийся непосредственному  воздействию колес. Оно может  состоять из верхнего, периодически возобновляемого  в процессе эксплуатации слоя износа и основного слоя, назначение которого — усилить связь покрытия с  основанием. Покрытие определяет важнейшие  эксплуатационные качества дороги: ее работоспособность, т. е. число автомобилей, которое может пройти по ней в  период между ее ремонтами, ровность, интенсивность и скорость движения.

Основание — основная несущая часть дорожной одежды, обеспечивающая вместе с покрытием  рассредоточение и равномерную  передачу нагрузок на подстилающий слой или на грунт земляного полотна; основание также может состоять из двух слоев разной прочности.

Дополнительный  слой основания (подстилающий, или выравнивающий, слой) — нижняя часть дорожной одежды, предназначенная для передачи нагрузок на земляное полотно, выравнивания его  поверхности, дренирования и для  защиты от мороза. Этот слой обычно делают из песка — грунта, который почти  не меняет свойств при увлажнении. Во всех случаях толщина конструктивного слоя должна несколько превышать полуторный размер наиболее крупной фракции применяемого в слое минерального материала. 

Толщину основания и выравнивающего, слоя основания принимают в пределах 15...20 см. Одежды дорог низких технических  категорий, в том числе и сельскохозяйственных, могут состоять всего из одного слоя, например грунтовые, улучшенные каменными  материалами, или из двух слоев, например мостовые на песчаном основании. Следовательно, разделение дорожной одежды на конструктивные слои в известной степени условно, хотя одежды дорог высоких категорий  всегда делают многослойными.

Технические требования, предъявляемые  к дорожной одежде

 

К дорожным одеждам предъявляют  ряд технических и санитарно-гигиенических  требований: обеспечение безопасного  проезда в любое время года; прочность, долговечность и устойчивость к воздействию атмосферных факторов (температуры, влажности и т. д.); ровность покрытия, чтобы возможно было движение с высокими скоростями, и шероховатость  — для хорошего сцепления с  шинами; низкая стоимость строительства, возможность использования местных  дорожно-строительных материалов, а  также устройства, ремонта и содержания механизированным способом; отсутствие пыления, возможность легко удалять  пыль и грязь с поверхности; бесшумное  движение и др.

В поперечном сечении дорожные одежды устраивают серповидного, полукорытного  и корытного профилей. Серповидный  профиль применяют на дорогах  низких категорий, в том числе  сельскохозяйственных. В этом случае укрепляют всю поверхность земляного  полотна;, включая обочины. Это облегчает отвод воды, разъезд и обгон автомобилей в сырую погоду при узкой (однополосной) проезжей части. Наибольшей толщины одежду делают по оси дороги, а к бровкам уменьшают до 5 см. Для устройства покрытий серповидного профиля используют местные материалы: гравий, ракушку, укрепленные различными добавками грунты и др. Полукорытный профиль характеризуется устройством утолщенного покрытия в пределах проезжей части; обочины укрепляют более тонким слоем. По сравнению с серповидным полукорытный профиль требует меньше материалов, но сложнее в исполнении.