Дорожная одежда: определение, конструкция. Типовые конструкции дорожных одежд городских дорог
Внешний вид обычных дорожных покрытий, по которым осуществляется транспортное движение, скрывает под собой сложную конструкцию из нескольких слоев. Каждый пласт имеет свои правила устройства, характеристики и технологическое назначение. При условии качественного выполнения всех слоев можно получить безопасное и долговечное покрытие. Это и будет дорожная одежда, которая таким образом формирует базовую инфраструктуру для движения автомобилей.
Основное понятие дорожной одежды
Основу дорог чаще всего составляет асфальтобетон и цементобетон. В обоих случаях могут варьироваться характеристики связующих компонентов, фракции щебня, песка, а также других наполнителей. Собственно, готовая структура таких покрытий может рассматриваться, как полноценная дорожная одежда. Определение предусматривает общий комплекс пластов данного покрытия, но каждый слой выступает отдельным технологическим компонентом, для устройства которого предъявляются специальные требования. Для обеспечения надежности покрытия необходимо обеспечить условия, при которых возникающее в конструктивных элементах напряжение от движения транспорта не оказывает разрушительного воздействия на структуру. Добиться этого позволяет рациональный расчет характеристик конструкции, который производят технологи до начала дорожных работ.
Что учитывается в проекте дорожной одежды?
Типовые конструкции разрабатываются как универсальные покрытия и для городских дорог, и для загородных трасс. При этом не имеет значения, магистраль это или улица. В разработке проекта в расчет берется уровень интенсивности движения, свойства используемых материалов, нагрузки, гидрологические и грунтовые условия, а также другие факторы, оказывающие влияние на эксплуатацию дорожных покрытий и основ. В дорогах с нежесткими покрытиями предусматриваются конструкции с небольшим объемом укладываемых слоев. В частности, проектирование дорожных одежд этого типа предполагает расчет допустимого прогиба покрытия в неблагоприятные, с точки зрения внешних условий, периоды года. Обратимый прогиб рассчитывается по одной базовой характеристике – модулю упругости.
Также учитывается сопротивление верхних слоев земляного грунта, на который в дальнейшем будет уложена основа. Для этого параметра технологи вводят величину сдвигающего напряжения. Если в одном из слоев отклонения от нормы равновесия, с точки зрения сдвига, могут привести к остаточным деформационным процессам, то конструкция дорожной одежды может предусматривать изменение состава путем добавления новых пластификаторов и технических компонентов, способствующих повышению жесткости базового полотна.
Разновидности дорожной одежды
Все типовые конструкции дорожных одежд разделяются на две категории – жесткие и нежесткие. При этом каждая технологическая модель устройства покрытия предусматривает использование конкретных показателей увлажнения, толщины, размеров песчаной фракции, щебня и в целом свойств цементно-песчаной основы. Так, модуль упругости грунтовой основы в зависимости от применяемой конструкции может составлять в среднем 300-500 кгс/см2. В качестве исключения можно привести конструкции, не предполагающие устройство песчаного слоя для дренажа. В этом случае осуществляется проектирование нежестких дорожных одежд, рассчитанных на укладку в условиях супесчаных и песчаных грунтов. Модуль упругости такой основы может достигать 1200 кгс/см2. Различаются конструкции и по количеству технологических пластов. Это может быть и уплотненная двухслойная одежда, и покрытие на 5-6 слоев. В зависимости от внешних условий разработчики проекта могут добавлять и дополнительные слои, например, с функцией изолятора.
Типовые конструкции тротуаров
Важным компонентом в деле благоустройства городской инфраструктуры является и тротуар. Его покрытие также относится к разновидностям дорожной одежды, но, конечно, с другими технико-эксплуатационными характеристиками, рассчитанными на пешеходное движение. Конструкции тротуаров в разных регионах не так сильно отличаются между собой, так как климатические условия оказывают на их покрытия меньшее воздействие. Тем не менее в проектировании учитывается категория улицы, ее назначение, интенсивность пешеходного трафика, характеристики грунтовой основы, а также отношение тротуара к проезжей части. В стандартном виде конструкция дорожной одежды может быть реализована в условиях укрепленного грунта с применением асфальтовых и цементных растворов. В некоторых случаях используются керамические и асфальтобетонные плиты, а также слабы на основе природного камня. При этом укладка может выполняться в несколько слоев, как и в случае с обычными дорогами.
Основа дорожной одежды
Пожалуй, это наиболее ответственная часть общей конструкции, поскольку на нее ложится функция связки верхнего покрытия с грунтом, а также распределение нагрузок. На практике применения основа обеспечивает снижение напряжения от воздействия колес, переводя силовой потенциал в грунт. Таким образом, основа за счет земляного покрова создает в некотором роде амортизационный эффект. Но не всегда дорожная одежда располагает подходящими характеристиками основания, с точки зрения защиты, от внешних воздействий. К примеру, нижний пласт может обладать оптимальными рабочими качествами, но под действием воды будет постепенно размываться. И напротив, он может демонстрировать стойкость к климатическим воздействиям, но при этом плохо выполнять распределение нагрузок. С целью оптимизации разных характеристик строители выделяют и функциональные пласты в структуре основания. Так, отдельно рассматривается несущая часть и вспомогательные слои. В такой структуре базовое покрытие отвечает за механическую стойкость, а дополнительные покрытия противодействуют тем же осадкам.
Верхняя часть
Внешняя поверхность также выполняет целый ряд ответственных функций, главной из которых является непосредственный прием нагрузок от автомобилей. Прямой контакт имеет место и по отношению к климатическим осадкам, поэтому защитные качества в верхней части можно назвать универсальными. Достигается многофункциональность наружного покрытия за счет нескольких слоев, как и в случае с базовой частью. Так, с целью повышения стойкости к трещинам в покрытии применяются специальные прослойки, в состав которых может входить геосетка и геотекстиль, а также модифицированные вяжущие компоненты. На поверхности дорожная одежда имеет специальную обработку, которая также уберегает покрытие от влаги и снега. А кроме защитных качеств практикуется и усиление адгезивных свойств поверхности. Специальные обработки, к примеру, используют также для повышения шероховатости и улучшения сцепки дорог с колесами.
Дополнительные слои
В зависимости от условий эксплуатации на дорожное покрытие могут воздействовать различные негативные факторы. Не каждая типовая конструкция может отвечать повышенным нагрузкам, с точки зрения теплового, гидрологического и механического воздействия. К примеру, нежесткие дорожные одежды отличаются высокой способностью к дренажу и не нуждаются в дополнительных песчаных настилах, однако их прочностные качества могут требовать усиления. Для этого создаются прослойки между несущей частью и верхними пластами, а также прокладываются технологические слои полимерной пленки промеж основы и грунта.
Морозостойкий пласт
В плане неблагоприятного климатического воздействия наиболее разрушительным является мороз. Защита на случай эксплуатации в условиях отрицательных температур предусматривает использование зернистых материалов, среди которых песок, песчано-гравийные смеси, шлак и щебень. Своего рода утеплением может выступать и грунтовая основа, на которой формируется дорожная одежда с базовыми пластами. Однако, для предотвращения промерзаний земельного покрытия мало – оно дополняется укрепленными вяжущими элементами, а также гидрофобизированными насыпями и непучинистыми материалами.
Дренажная прослойка
Технологические слои этого типа применяются на участках с земляными полотнами из недренирующего грунта. В обязательном порядке включение таких пластов рассматривается в регионах с обильным выпадением осадков. Основная функция дренажной прослойки заключается в обеспечении водоотвода. Кроме того, типовые конструкции дорожных одежд городских дорог, у которых слой дренажа оказывается выше по отношению к глубине промерзания, должны выполняться только из прочных и морозостойких материалов.
Технологические дефекты
Наиболее опасным явлением, которое может повлечь неправильное использование технологии устройства дорожной одежды, считаются проломы. В таких случаях есть риск полного разрушения полотна по всей толщине с проявлением резких искажений профиля конструкции. Менее опасны процессы шелушения и выкрашивания, которые предполагают поверхностные разрушения в результате отслаивания вяжущих элементов и утраты отдельных частиц минерального наполнения. Распространенные ошибки, с которыми укладываются типовые конструкции дорожных одежд, также могут спровоцировать сдвиги и образование выбоин. Формирование открытых пучин также приводит к выдавливанию грунта на поверхность, что делает покрытие непригодным для эксплуатации.
Заключение
За последние годы технологии устройства дорожных покрытий мало изменились. Внедрение в отрасль новых решений затрагивает преимущественно техническое обеспечение в виде появления современных машин, инструментов и оборудования для приготовления и укладки разных слоев. Материалы же, из которых устраиваются дорожные одежды городских дорог, остаются прежними. Основу покрытий также составляют цементные наполнения, песок с гравием и связующие. Конечно, все чаще вносятся и новые модифицирующие компоненты с добавками, но они носят точечный характер повышения эксплуатационных свойств и радикально не меняют характеристики типовых конструкций.