Конструкции дорожных одежд с цементобетонным покрытием

Дорожная одежда с покрытием из цементобетона должна удовлетворять требованиям нормальной эксплуатации автомобильного транспорта, иметь необходимую прочность и долговечность. Цементобетонные покрытия при высоте насыпи более 1, 5 м, как правило, строят через год после возведения земляного полотна. В год устройства покрытия верхнюю часть земляного полотна необходимо выровнять, ликвидировать просадки, вновь тщательно уплотнить. Конструкции дорожных одежд с монолитным цементобетонным покрытием показаны на рис. 8.6.1. и 8.6.2.

Рис. 8.6.1. Поперечный разрез жесткой дорожной одежды с основанием из цементогрунта:
1 - цементобетонное покрытие; 2 - основание из цементогрунта; 3 - дополнительный слой основания; 4 - земляное полотно; 5 - растительный грунт; В - ширина проезжей части; С - обочина; С₁ - обочина, укрепленная скелетными добавками; С₂ - укрепительная полоса

Рис. 8.6.2. Поперечный разрез жесткой дорожной одежды с основанием из щебня или гравия:
1 - цементобетонное покрытие; 2 - выравнивающий слой (песок, обработанный битумом); 3 - щебень, гравий; 4 -дополнительный слой основания (песок, гравийно-песчаная смесь); 5 - земляное полотно; 6 - растительный грунт

Дополнительный слой основания рекомендуется устраивать из укрепленных материалов с целью обеспечения прохода транспортных средств без разрушения.

При подвозе материалов по обочине расстояние от одной из бровок земляного полотна до края основания должно быть не менее 3, 3 м. Необходимость уширения земляного полотна устанавливает проектная организация. При ширине обочин 3, 75 м и заложении откосов 1: 2 и более уширения земляного полотна не требуется. На высоких насыпях при заложении откосов менее 1: 2 допускается увеличение ширины одной из обочин на 20 см за счет другой.

При устройстве бетонных покрытий на дорогах II категории на основании из песка и песчано-гравийных материалов края покрытия армируют двумя стержнями из арматуры периодического профиля диаметром 12 мм, располагаемыми на 5 см выше основания: первый стержень в 10 см от края покрытия, а второй в 20 см от первого. Когда покрытие армируют плоской сеткой, то ее укладывают на 6 см ниже поверхности покрытия и не доводят до поперечных швов на 50 см. При бетонировании покрытий в скользящей опалубке допускается армирование только продольными стержнями с расположением их на уровне половины толщины покрытия.

На дорогах I и II категории вдоль краев покрытия устраивают укрепительные полосы из монолитного или сборного бетона шириной 0, 75 м. На дорогах III категории ширина укрепительной полосы - 0, 5 м. В монолитных бетонных укрепительных полосах устраивают только швы сжатия без армирования и нарезают их как продолжение швов основного покрытия.

Выравнивающий слой под бетонным покрытием служит для устранения неровностей основания. Выравнивающий слой не устраивают, если основание из каменных материалов или грунтов, укрепленных минеральными вяжущими материалами I класса прочности. В этом случае роль разделительной прослойки выполняет пленкообразующий материал, используемый для ухода за основанием.

Для выравнивающего слоя используют черный песок - 3...4 см, или необработанный песок толщиной 4...5 см. При использовании для выравнивания песка и при песчаном основании под бетон укладывают прослойку из битумированной бумаги.

Основание на дорогах I...III категорий устраивают преимущественно из каменных материалов или грунтов, укрепленных минеральными вяжущими I класса прочности. Ширина основания должна обеспечить установку рельс-форм (8...8, 5 м) или проход гусеничных безрельсовых бетоноукладочных машин (9, 6 м). Толщину основания назначают в зависимости от грунта земляного полотна, климата и грузоподъемности построечных автомобилей. При грузоподъемности построечных автомобилей 7...12 т минимальную толщину основания принимают: из укрепленных минеральными или органическими вяжущими материалов соответственно 14 и 16 см; из неукрепленных каменных материалов 15 и 17 см. Толщина основания из песка должна быть не менее величин, указанных в табл. 8.6.1.

Таблица 8.6.1

Толщина основания из песка

Для обеспечения прохода построечных автомобилей песчаное основание на толщину 10...12 см укрепляют вяжущими материалами, щебнем, шлаком, гравием или высевками.

Дополнительный слой основания выполняет функции морозозащитного или дренирующего слоя. При устройстве дорожной одежды с использованием комплекта высокопроизводительных машин типа ДС-100 рекомендуется морозозащитные и подстилающие слои устраивать из укрепленных материалов с целью обеспечения прохода машин комплекта и транспортных средств. Толщину дополнительных слоев устанавливают расчетом.

Бетонные покрытия могут быть одно- и двухслойными. Двухслойные покрытия применяют с целью использования в нижнем слое менее прочных и морозостойких каменных материалов. Толщина верхнего слоя покрытия принимается не менее 6 см. Толщину бетонного покрытия назначают с учетом интенсивности движения и материала основания (табл. 8.6.2) [58].

Таблица 8.6.2

Толщина цементобетонного покрытия

В связи с высоким значением модуля упругости цементобетона при изменении температуры возникают значительные растягивающие напряжения, для уменьшения которых покрытие или основание разрезают на отдельные плиты с устройством поперечных и продольных температурных швов (рис. 8.6.3).

Рис. 8.6.3. Схема расположения штырей в деформационных швах:
1 - шов сжатия при устройстве покрытия на прочном основании (щебень, грунт, укрепленный цементом); 2 - шов расширения; 3 - продольный шов; 4 - шов сжатия на слабом основании (песок, песчано-гравийная смесь); 5 - рабочий шов; 6 - штыри

Швы сжатия (рис. 8.6.4) разрезают плиту на глубину 5...6 см, ослабляя бетонное сечение в этом месте примерно на 25 %. Они позволяют бетону сжиматься при охлаждении, усадке и высыхании. Расстояние между швами сжатия должно быть таким, чтобы возникающее в плите растяжение не привело к образованию трещин в бетоне между швами сжатия. Расстояние между швами сжатия принимают в зависимости от толщины покрытия и температуры воздуха во время укладки бетона (табл. 8.6.3).

Рис. 8.6.4. Конструкции поперечных швов сжатия:
а) - в свежеуложенном бетоне; 6) - комбинированным способом; в) - в затвердевшем бетоне, одноступенчатый; г) - то же, двухступенчатый; 1 - обмазка битумом

Таблица 8.6.3

Расстояния между швами сжатия

Примечания: 1. Меньшая длина плиты соответствует надежности около 85 %, большая - около 50 %; 2 - количество арматуры принято из условия раскрытия трещин до 0, 2 мм

Штыревые соединения в швах сжатия назначают с целью исключения образования уступов между плитами и частично для передачи нагрузки с плиты на плиту. Расстояние между штырями назначают 100 см, когда покрытие устраивают на жестком основании или на основании из укрепленного грунта, и 65 см - на песчаных основаниях. В связи с усложнением технологии при установке штырей нормативные документы допускают в районах с континентальным климатом не применять штыревое соединение при бетонировании покрытия комплектом машин со скользящей опалубкой.

Швы расширения разрезают бетонную плиту по всей ширине и на всю толщину (рис. 8.6.5). Изменение длины бетонных плит происходит при изменениях температуры. Так, длина плит увеличивается, если температура превышает ту, при которой строилось покрытие, и наоборот. Расстояние между швами расширения принимают по табл. 8.6.4 в зависимости от толщины покрытия и температуры воздуха во время укладки бетона.

Рис. 8.6.5. Конструкции поперечных швов расширения:
а) - при устройстве в свежеуложенном бетоне; б) - при устройстве в затвердевшем бетоне (положение прокладки до нарезки шва); 1- каркас-корзинка; 2 - штырь; 3 -деревянная прокладка; 4 - мастика 5 - обмазка битумом; 6 - гильза-колпачок из резины или полиэтилена; 7 - утолщение стенки гильзы-колпачка для образования воздушного зазора 3 см между штырем и задней стенкой гильзы-колпачка

Таблица 8.6.4

Расстояния между швами расширения

Примечания: 1. Климат считается континентальным при колебании суточной температуры воздуха более 12°С в течение не менее 50 дней в году. 2. При укладке бетона комплектом машин со скользящей опалубкой, толщине покрытия 24...22 см и температуре воздуха во время бетонирования выше 10°С швы расширения не устраивают на основаниях из каменных материалов или грунтов, укрепленных минеральными вяжущими, но перед мостами и путепроводами обязательно устраивают с каждой стороны не менее трех швов расширения через 20...30 м.

Продольный шов. Продольный шов (рис. 8.6.6) отделяет плиты одной полосы движения от плиты смежной полосы. Продольный шов допускает только поворот краев плит по линии их сопряжения. Штыри в этом шве препятствуют раздвижке плит; при шпунтовых швах необходимы бортовые камни или небольшое число штырей.

Рис. 8.6.6. Конструкции продольных швов:
а) - продольный шов при устройстве покрытия на всю ширину; б) - продольный шов в виде шпунта при устройстве покрытия по половине проезжей части; 1 - штырь; 2 - эластичная полимерная прокладка

Рабочие и компенсационные швы расширения. При строительстве покрытия без швов расширения в конце рабочей смены, а также вынужденных перерывах в бетонировании устраивают рабочие швы, а перед мостами, путепроводами и после них - компенсационные швы расширения. В рабочих швах часть нагрузки с одной плиты на другую передается посредством штырей, располагаемых через 40 см. Ширину швов, глубину паза и глубину его заполнения назначают в зависимости от длины плит (табл. 8.6.5).

Таблица 8.6.5

Основные размеры швов