Сборные покрытия из силикатобетонных и шлаколитных плит

Наряду с железобетонными и бетонными плитами для устройства жестких сборных покрытий автомобильных дорог используют также плиты из силикатного бетона и литых шлаков. Объемы строительства покрытий из этих материалов пока еще относительно невелики. Разработка конструкций плит находится в начальной стадии. Между тем применение плит из этих материалов, являющихся для многих районов местными, зачастую бывает технически и экономически целесообразно.

Область применения силикатного бетона в сборных конструкциях в значительной степени определяется тем, что прочностные свойства конструкций из него (пределы прочности на сжатие, на растяжение при изгибе, сопротивление износу, морозостойкость) близки к прочностным свойствам конструкций из цементного бетона.

Для изготовления плит сборных покрытий используют силикатный бетон с пределами прочности на сжатие 500—350 кгсм2 и на растяжение при изгибе 60—50 кгсм2. Эти пределы могут быть повышены при соответствующем подборе состава смеси и повышении качества помола вяжущих, формования и автоклавной обработки изделий.

Силикатный бетон характеризуется лучшим отношением прочности на растяжение при изгибе к прочности на сжатие, чем цементный. Кроме того, он достаточно морозостоек (выдерживает 100— 200 и более циклов замораживания и оттаивания).

Опыт гражданского строительства свидетельствует о возможности изготовления армированных предварительно напряженных конструкций из силикатного бетона.

По данным некоторых авторов [8], благодаря высокой температуре обработки изделий из силикатного бетона в автоклавах и разности коэффициентов линейного расширения арматуры и силикатного бетона в обычных армированных изделиях происходит частичное самонапряжение арматуры, что увеличивает прочность и трещиностойкость этих изделий. Положительное влияние самонапряжения арматуры особенно проявляется в первый период после изготовления изделий. В последующем ползучесть и усадка бетона снижают величину напряжения арматуры и обжатия бетона.

По экономическим показателям изделия из силикатного бетона успешно конкурируют с изделиями из цементного бетона. В ряде

Случаев стоимость силикатного бетона ниже стоимости цементного бетона на 25—35%. Особенно целесообразно применение силикатного бетона в районах, не обеспеченных местными каменными материалами (пригодными для цементобетона). Пески, пригодные для изготовления силикатного бетона, распространены значительно шире, чем другие каменные материалы. Почти во всех районах, не имеющих каменных материалов, имеются месторождения песков. Песок и известь обычно почти вдвое дешевле щебня и цемента.

Значительную экономию дает снижение транспортных расходов, как за счет использования местных материалов, так и за счет уменьшения веса готовых силикатобетонных изделий. Объемный вес силикатного бетона равен 2,0—2,2 тмъ, что на 10—20% меньше объемного веса цементного бетона.

Изделия из армированного и неармированиого силикатного бетона в настоящее время применяют преимущественно в гражданском и промышленном строительстве. Для устройства сборных дорожных покрытий силикатный бетон в СССР начали применять в опытном порядке на участках дорог небольшой протяженности с 1962 г.

Плиты из силикатного бетона используют для устройства покрытий как капитального, так и временного типов. В 1962 г. Вблизи г. Таллина построено колейное покрытие из плит размерами ЗХ1Х Х0,18 м на щебеночном основании толщиной 25 см и выравнивающем песчаном слое 3—5 см. Покрытие прослужило девять месяцев при интенсивности движения до 1000 автомобилей МАЗ-205 в сутки, после чего было разобрано и плиты использованы на других объектах.

Армированные плиты размерами 2X1X0,16 м были уложены непосредственно на грунт на одной из лесовозных дорог Эстонской ССР в 1964 г. Расход арматуры составлял 9,8 кгм2. Смежные плиты соединялись между собой горизонтальными деревянными шпонками 5x5 см, которые забивали сбоку в пазы на торцах плит. Плиты подобной конструкции были использованы также на строительстве лесовозной дороги в Калининской области. Здесь их укладывали на гравийно-песчаное основание толщиной 20 см.

В 1964 г. В Западной Сибири на дороге III технической категории областного значения Омск —Шербакуль построен опытный участок сборного покрытия (37) из сочлененных силикатобетонных плит (конструкции П. П. Коваленко). Плиты размером 3X1X0,18 м изготовлены из руслового иртышского песка средней крупности и гашеной извести активностью 66,5% (cao+mgo). Марка силикатного бетона 300—400, расход арматуры 9,27 кгм2. Сборное покрытие уложено на цементопесчаное основание толщиной 16 см. Поверх основания устроен выравнивающий слой толщиной до 5 см из сухой цементопесчаной смеси состава 1 : 10. Швы между плитами залиты битумной мастикой.

По данным Омского филиала союздорнии (Ю. Н. Высоцкий), после пяти лет эксплуатации сборное покрытие этого участка находится в хорошем состоянии. За этот период он пропустил свыше

.1,5 млн. Автомобилей средней грузоподъемности при среднесуточной интенсивности движения порядка 1000—1700 автомобилей. При измерении ровности покрытия просвет под трехметровой рейкой не превышал 5 мм. Среднегодовой износ силикатобетонных плит, измеренный с помощью заделанных в плиты латунных марок, составил 0,1—0,15 мм.

В 1966 г. В Тюменской области на подъезде к дороге Тюмень — Тобольск построен опытный участок сборного покрытия из армированных силикатобетонных плит различных размеров в плане: 2Х XI; 3X1 и 4X1. Толщина всех плит одинакова — 16 см. Марка силикатного бетона 300—400, расход арматуры 7,05 кгм2.

Укладка плит на этом участке произведена в зимнее время на щебеночное основание толщиной 15 см и выравнивающий слой из

37. Сборное покрытие из силикатобетонных плит на дороге Омск — сухой цементопесчаной смеси состава 1 : 8 толщиной до 5 см. Плиты для этого участка были изготовлены из местного мелкозернистого песка. Двухлетние наблюдения за этим участком показали, что износ силикатобетонных плит, приготовленных на мелкозернистом песке, больше, чем износ плит, приготовленных на среднезернистом песке. При суточной интенсивности 1500 автомобилей и более (преимущественно тяжелых) износ силикатобетонных плит составил 0,2—0,4 мм в год.

Очевидно при использовании для силикатобетона мелкозернистых песков на участках с тяжелым и интенсивным движением, на покрытиях следует устраивать защитные слои из битумоминеральных или других материалов.

Силикатобетонные плиты используют также для укрепительных работ.

В 1964 г. На автомобильной дороге Москва — Куйбышев на подъезде к г. Пензе укрепительные полосы вдоль проезжей части были устроены из силикатобетонных плит двух типов: неармированные размерами 1X0,5X0,2 м и армированные размерами 1X0,5X0,16 м с расходом арматуры 17,8 кгм2 [1]. Белые силикатобетонные плиты резко отличаются от темного асфальтобетонного покрытия и служат хорошим ориентиром для водителей, особенно в ночное время, что повышает безопасность движения.

Плиты укладывали как на естественное основание из песчано-пылеватого грунта, так и на искусственное — из песка толщиной 20 см и из щебня толщиной 10 см. Соединяли плиты между собой сваркой металлических закладных частей. Швы заполняли битумной мастикой.

Проезжая часть дороги с асфальтобетонным покрытием на этом участке имеет ширину 6 м. При высокой интенсивности движения (свыше 5000 автомобилей в Сутки) неизбежны частые случаи заезда автомобилей на укрепительные полосы. Наблюдения за укрепительными полосами из силикатобетонных плит показали, что в лучшем состоянии находятся армированные плиты, уложенные на щебеночное основание и соединенные между собой сваркой закладных частей. На отдельных неармированных плитах появились трещины.

Первый нормативный документ по применению в дорожном строительстве сборных покрытий из силикатобетонных плит разработан и опубликован в 1968 г. Омским филиалом Союздорнии . Конструирование и расчет силикатобетонных плит рекомендуется производить в основном так же, как и конструирование и расчет плит из цементного бетона.

Для изготовления плит используют мелкозернистые и крупнозернистые силикатобетонные смеси. В качестве заполнителя в мелкозернистых силикатных бетонах используют песок, в крупнозернистых— песок со щебнем фракций 5—10 и 10—20 мм.

Плиты из силикатного бетона могут быть однослойными и двухслойными (38). Однослойные плиты формуют из однородных мелкозернистых или крупнозернистых смесей. Их применяют для устройства как покрытий, так и оснований дорожных одежд. В двухслойных плитах нижний слой изготовляют из мелкозернистых смесей, а верхний, повышенной износоустойчивости толщиной около 5 см — из крупнозернистых смесей подобранного состава. Двухслойные плиты используют только для устройства покрытий.

Размеры плит в плане обычно ограничиваются размерами используемых для их изготовления автоклавов. В большинстве случаев ширину плит принимают равной 1,0—1,5 м, длину —от 1,0 до Рекомендации по применению и технологии производства силикатного бетона в условиях Западной Сибири (Ю. Н. Высоцкий, Н. И. Хлопов).

6,0 м. В последние годы отечественная промышленность выпускает автоклавы диаметром до 3,6 м и длиной до 27 м. Наличие таких автоклавов позволяет изготавливать силикатобетонные плиты значительно больших размеров.

Стыки силикатобетонных плит в сборных покрытиях рекомендуется устраивать жесткого типа. Выпуски арматуры в стыках соединяют сваркой или специальными соединительными устройствами аналогично конструкциям, применяемым в стыках бетонных и железобетонных плит. Швы заполняют мастиками тех же составов, которые применяются при строительстве сборных цементобетонных покрытий.

Сборные покрытия из силикатобетона на искусственных основаниях из битума или грунта, укрепленного вяжущими материалами, цементами). Для обеспечения требуемой ровности, а создания плотного контакта между основанием плит на основание укладывают тонкий (3—5 см) з дивающий слой из песка, сухой цементопесчаной смеси или песка, обработанного жидким битумом. Силикатобетонные плиты сборных оснований укладывают на подстилающие слои из песка, гравийных и щебеночных

Материалов, а также и из укрепленных грунтов. Поверх подстилающего слоя устраивают выравнивающий слой, за исключением тех случаев, когда подстилающий слой устроен из песка.

Сборные покрытия можно строить также из литых шлаковых плит. Отливка шлаковой брусчатки и блоков относительно небольших размеров осуществлялась в СССР на Нижне-Тагильском, Жда-новском и других металлургических заводах. Участки тротуаров, построенные из литых шлаковых блоков, сохранились в течение 70—80 лет. Опыт применения мостовых из литой шлаковой брусчатки имеется и в других странах.

В 1954 г. Союздорнии (О. А. Якунин, В. К. Некрасов) провел экспериментальные работы по отливке плит размерами 1,75X1,50Х Х0,16 м из доменных шлаков. Опыты показали, что прочность на растяжение при изгибе и на сжатие в 1,5—3,0 раза выше, чем у цементобетонных плит. В лабораторных условиях можно достигнуть предела прочности на сжатие 4000—5000 кгсм2 и на растяжение при изгибе 400—500 кгсм2.-

Высокие показатели прочности позволяют уменьшать толщину плит, сокращать расход материалов и затраты на перевозку. В районах размещения металлургических заводов стоимость литых шлаковых плит в 2—3 раза ниже стоимости равнопрочных бетонных плит таких же размеров.

В ряде случаев под действием движения в теплое время года плиты постепенно приобретают взаимное сцепление, и сборные покрытия превращаются в монолитные, имеющие ослабленные сечения в местах стыка.

Несмотря на ряд преимуществ, сборные асфальтобетонные покрытия из плит малых размеров распространения не получили. Это

40. Основание из битумоминеральных плит

В значительной степени объясняется отсутствием средств механизации как для изготовления плит, так и, для их укладки.

Значительно успешнее внедряются в производство битумоминеральные плиты средних размеров, предназначенные для устройства верхних слоев оснований или нижних слоев покрытий автомобильных дорог. Конструкция и технология изготовления и укладки таких плит разработана канд. Техн. Наук А. С. Ростовцевым в Сибирском автомобильно-дорожном институте им. В. В. Куйбышева [26]. Аналогичные конструкции разработаны также Свердловским научно-исследовательским институтом лесной промышленности.

В настоящее время на дорогах Сибири и Урала уложено более 300 000 м2 сборных оснований из битумоминеральных плит (рис.40). Наибольшее распространение получили плиты размерами в плане 1,74X2,99 м при толщине 14—20 см. Размеры приняты в соответствии с разбивкой проезжей части шириной 7 л на 4 продольных полосы (по 1,75 м) с уменьшением на 1 см для швов. Плиты таких размеров укладывают длинной стороной вдоль оси дороги. Плиты могут быть изготовлены и других размеров. Например, при ширине проезжей части 7,5 м их следует изготовлять размерами 1,87Х Х2,99 м. Для устройства оснований на площадях применяют тарке плиты размерами в плане 2,0x3,0 м. Для строительства колейных лесовозных дорог используют плиты 1,0X2,5 м.

В битумоминеральных плитах в отличие от бетонных и железобетонных наибольшие изгибающие моменты возникают не в покрытии под действием подвижной нагрузки, а в период строительства,

При погрузке их в транспортные средства, разгрузке и в процессе монтажа сборных оснований или покрытий.

Для восприятия растягивающих усилий при изгибе плиты усиливают арматурным каркасом. Учитывая краткий срок его работы (до окончания укладки плит в дорожную одежду), каркас выполняют обычно из тонких деревянных реек (41). Он соединен с проволочными петлями, за которые захватывают плиты краном. Можно армировать плиты также отходами металлической арматуры, стекловолокном и другими экономичными материалами, способными воспринимать растягивающие напряжения.

Так как с понижением температуры жесткость битумоминеральных плит и способность их воспринимать без разрушения растягивающие усилия значительно возрастают, то рационально все операции по их вывозке и укладке осуществлять в холодное время года.

В отдельных случаях, при выполнении всех работ по изготовлению плит, их перевозке и монтажу в периоды низких отрицательных температур, можно отказываться от армирования плит.

На прямых участках дорог при устройстве сплошных оснований битумоминеральные плиты укладывают таким образом, чтобы продольные и поперечные швы совпадали, образуя сетку пересекающихся перпендикулярных линий.

В конструкциях битумоминеральных плит не предусмотрены стыковые устройства для передачи усилий от временной нагрузки с одной плиты на другую. Некоторое сцепление плит между собой происходит благодаря проникновению материала вышележащего (выравнивающего) слоя в широкие швы (1—3 см) между плитами.

Битумоминеральные плиты можно укладывать как на искусственный подстилающий слой (из песка, гравия, укрепленного грунта), так и непосредственно на грунт земляного полотна. В каждом случае необходимость устройства подстилающего слоя и его толщина определяются расчетом. При укладке плит на грунт земляного полотна его обычно предварительно выравнивают слоем песка средней толщиной 5 см. Битумоминеральные плиты из-за малой жесткости непригодны для разборки и повторного использования, поэтому их следует использовать в конструкциях дорожных одежд с большим сроком службы.

Основными положительными качествами битумоминеральных плит являются:

Использование для их изготовления местных песков и гравийно-песчаных материалов;

Возможность изготовления их на дорожных асфальтобетонных заводах в зимнее время без больших дополнительных затрат;

Возможность осуществлять вывозку и укладку плит в дорожную одежду также зимой.

Все это в большинстве случаев обеспечивает экономическую целесообразность применения битумоминеральных плит в районах, где зима длится долго, а обеспечение каменными материалами недостаточное.

Крупным техническим недостатком сборных слоев дорожных одежд из битумоминеральных плит является неровность их поверхности.

Битумоминеральные плиты обладают значительной пластичностью особенно в теплое время года. Благодаря этому они плотно прилегают к основанию и имеют контакт с ним в любой точке нижней поверхности плиты. Этим они отличаются от жестких бетонных и железобетонных плит. Но в то же время из-за высокой пластичности они не сохраняют ровность поверхности, полученную при изготовлении, а деформируются, в значительной степени повторяя неровности нижележащего слоя, а иногда даже и усиливая их. Все это ограничивает возможности их применения, особенно на дорогах высших технических категорий. Эти плиты нельзя использовать также и для устройства верхнего слоя покрытия.

При использовании таких плит в качестве основания обязательно устройство по поверхности плит выравнивающего монолитного слоя из мелкозернистой битумоминеральной смеси, что осложняет и удорожает производство работ.

Обычно основания из битумоминеральных плит после укладки оставляют открытыми на период в 3—4 недели и более в теплое время года, пока плиты под действием собственного веса не сомкнутся плотно с нижележащим слоем. Для ускорения этого процесса полезно открывать по плитам движение грузовых автомобилей. После завершения деформаций плит поверх них укладывают выравнивающий слой из мелкозернистой битумоминеральной смеси. Только после этого можно устраивать покрытие.

Наиболее целесообразно использовать битумоминеральные плиты в городских условиях для устройства оснований дорожных одежд на улицах с небольшой интенсивностью движения, на межквартальных и внутриквартальных проездах, а также на специальных промышленных дорогах.

На временных дорогах с малой скоростью движения грузовых автомобилей возможно в качестве исключения использование битумоминеральных плит для устройства покрытия. На 42 показаны варианты применения битумоминеральных плит для покрытий колейных лесовозных дорог. В вариантах I и II предусмотрено устройство поверх плит выравнивающего слоя. По варианту II предусматривается также укрепление межколейного пространства и обочин. В варианте III предусмотрено движение автомобилей непосредственно по плитам. Во всех трех вариантах верхнюю часть земляного полотна устраивают из песчаных грунтов.


Поиск по сайту

Стройматериалы

Материалы для опалубки

Материалы для опалубки Опалубка представляет собой функциональную конструкцию или систему, используемую... Далее...
Сотовый поликарбонат

Устройство вспомогательных построек на дачном участке требует четкого плана работ... Далее...
Качественные нерудные материалы по выгодной цене

  Спрос на песок, щебень, грунт достаточно велик. Эти материалы широко... Далее...