Виды разрушения асфальтобетонного покрытия. Виды повреждений на асфальтобетонных покрытиях. Дефекты обустройства и обстановки дороги

АНАЛИЗ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФЕКТОВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Петрин Денис Валерьевич 1 , Макарова Людмила Викторовна 2 , Тарасов Роман Викторович 3
1 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, магистр техники и технологии
2 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н., доцент
3 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н., доцент

THE ANALYSIS OF THE REASONS OF OCCURRENCE OF DEFECTS OF ASPHALT-CONCRETE PRODUCTS

Petrin Denis Valeryevich 1 , Makarova Ludmila Viktorovna 2 , Tarasov Roman Viktorovich 3
1 Penza State University of Architecture and Construction, master of technics and technology
2 Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
3 Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Библиографическая ссылка на статью:
Петрин Д.В., Макарова Л.В., Тарасов Р.В. Анализ причин возникновения дефектов асфальтобетонных покрытий // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 4. Ч. 1 [Электронный ресурс]..03.2019).

Состояние дорожной отрасли является показателем благосостояния и устойчивого развития экономики страны. Низкое качество и долговечность асфальтобетонного покрытия, а также качество дорожного строительства в России является постоянной проблемой .

Для улучшения качества дорог необходимо использовать дорожно-строительные материалы с повышенными показателями эксплуатационных характеристик и долговечностью. А высокое качество продукции и услуг, как известно, является главным фактором повышения конкурентоспособности предприятия. Эта проблема может быть решена различными способами, например, путем модификации асфальтобетонных смесей различными добавками .

Однако, прежде чем принимать решение об оптимизации рецептуры и технологических режимов производства и укладки асфальтобетонных смесей, требуется детальный анализ причин возникновения возможных дефектов уложенного асфальтового покрытия. Для этого могут быть использованы различные инструменты управления качеством, представленные на рисунке 1 .

Рисунок 1 – Новые инструменты управления качеством

Диаграмма сродства и диаграмма связей обеспечивает общее планирование. Диаграмма дерева, матричная диаграмма и матрица приоритетов обеспечивает промежуточное планирование. Блок-схема процесса принятия решения и стрелочная диаграмма обеспечивает детальное планирование .

Ожидаемым результатом является новое понимание требований и проблемных вопросов.

Рассмотрим применение диаграммы сродства на примере следующей проблемы: «Причины возникновения дефектов асфальтобетонного покрытия».

Основные дефекты асфальтобетонного покрытия :

Волнистая поверхность – короткие волны;

Волнистая поверхность – длинные волны;

Разрыв покрытия;

Неоднородная текстура покрытия;

Неровность покрытия;

Поверхностные тени;

Недостаточное предварительное уплотнение;

Некачественный продольный стык;

Некачественный поперечный стык;

Поперечные трещины;

Сдвиг покрытия при уплотнении катком;

- «жирные» пятна на поверхности покрытия;

Следы катка;

Недостаточное уплотнение покрытия.

Чтобы определить причины выше поставленной проблемы, была создана рабочая группа из представителей разных подразделений предприятия по производству асфальтобетона ОАО «ДЭП №270» (Пензенская область, г. Каменка).

Рабочая группа методом «мозгового штурма» выявила возможные причины, которые были собраны в виде разрозненных данных.

Сгруппируем данные по общим признакам (табл. 1). При этом названия общим признакам не присваиваются. Отдельные данные при последующей работе могут быть перенесены в другие группы.

Таблица 1- Классификация видов дефектов по общим признакам

Вероятные общие признаки каждой группы следующие:

группа 1 – качество смеси;

группа 2 – «…» – технология производства;

группа 3 – «…» – оборудование;

группа 4 – «…» – перевозка смеси;

группа 5 – «…» – условия работы;

группа 6 – «…» – человеческий фактор;

группа 7 – «…» – контроль.

Окончательный вариант диаграммы сродства после пересмотра состава данных каждой группы, представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Причины возникновения дефектов асфальтобетонного покрытия

В качестве первостепенных мероприятий, направленных на повышение качества асфальтобетонных покрытий можно отметить совершенствование системы контроля за качеством поставляемых материалов, технологией и качеством выполнения работ.

Немаловажное значение имеет обучение персонала дорожных предприятий современным технологиям производства и укладки асфальтобетонных смесей.

7.2.2 Короткие волны : шагом 30-90 см, чаще 45-60 см, связаны, как правило, с неравномерной подачей смеси к шнековым питателям укладчика, в результате чего выглаживающая плита то поднимается, то опускается вследствие изменения давления смеси на плиту. Другими причинами могут быть износ шарниров плиты, неправильная установка угла атаки плиты, нестабильность смеси по составу (при укатке). Для устранения дефекта следует проверить работу питающих устройств укладчика и выглаживающей плиты, а также стабильность состава смеси и ее температуры. Короткие волны шагом 7-10 см могут быть вызваны неправильным режимом работы виброкатка.

7.2.3 Длинные волны появляются, как правило, из-за колебаний состава и температуры смесей в прибывающих автосамосвалах или резких изменений направления движения катков, а также по названным выше причинам (неправильной работы укладчика и катков). Кроме того, длинные волны могут отражать неровности нижнегослоя основания. Расслоение смеси при доставке также может быть причиной появления длинных волн. Для устранения дефекта необходимо проконтролировать работу механизмов на укладке и качество (однородность и температуру) подвозимой смеси.

7.2.4 Разрывы по центру полосы укладки, по внешним кромкам или по всей ширине вызываются, как правило, неудовлетворительным состоянием или неправильной работой укладчика (в первую очередь, его выглаживающей плиты), пониженной температурой укладываемой смеси, появлением в составе смеси негабаритного щебня или посторонних включений. Для устранения разрывов необходимо проверить и отрегулировать работу плиты, контролировать температуру смеси и плиты (особенно при остановках укладчика), при одиночных разрывах дефект устраняется вручную добавлением горячей смеси лопатой перед началом уплотнения дорожным катком.

7.2.5 Неоднородная текстура поверхности покрытия (особенно при работе с щебенистыми смесями) вызывается, главным образом расслоением смеси при приготовлении и доставке, низкой температурой смеси, колебаниями состава смеси и неправильной регулировкой подачи смеси под выглаживающую плиту. Устранение дефекта определяется причиной его возникновения и заключается в контроле и регулировке работы органов асфальтоукладчика, устранении причин расслаивания смеси на АБЗ.

7.2.6 Следы от выглаживающей плиты могут быть вызваны при остановках укладчика перед разгрузкой очередного самосвала, неправильном взаимодействии укладчика и самосвала (резких торможениях) или при работе

укладчика с уширителями. Для устранения дефекта следует отрегулировать или отремонтировать плиту укладчика, добиться взаимодействия при разгрузке автосамосвалов, сократить остановки укладчика.

7.2.7 Растрескивание (появление коротких поперечных трещин), обычно проявляетсяпосле 2-3 проходов катка (особенно гладковальцового) в начале укатки. Трещины могут появляться и в промежуточный период укатки при повышенной температуре смеси и пластичных (малощебенистых) смесях. Редко трещины возникают при значительной разности температур укладываемой смеси и нижнего слоя. Причинами растрескивания могут быть состав смеси, неправильно выбранные режимы уплотнения катком (повышенная скорость катка, резкие развороты или остановки катка на покрытии). С учетом основной причины следует, в первую очередь, проверить и откорректировать или изменить состав смеси (некоторые смеси растрескиваются даже при температуре 65°С), откорректировать режим уплотнения (в первую очередь температурный) или изменить состав звена дорожных катков, например, использовать в начале укатки только пневмокаток.

7.2.8 Выступание битума (жирные пятна) на поверхности покрытия обычно появляются в начальный период эксплуатации покрытия в виде двух жирных полос по колее движения. Они могут вызывать резкое повышение скользкости покрытия особенно в мокрую погоду. Причины связны главным образом с повышенным содержанием битума в составе асфальтобетонной смеси, расслоением смеси, присутствием воды в смеси, повышенным содержанием битума при обработке (подгрунтовке) нижнего слоя. Для устранения дефекта следует добиться, в первую очередь, минимального содержания влаги в укладываемой смеси, снижения содержания битума или изменения состава смеси. Как крайняя мера может быть рекомендована присыпка жирных пятен сухим мелким песком или минеральным порошком.

7.2.9 Следы от катков на покрытии обычно остаются в процессе начального или основного уплотнения и удаляются на этапе окончательного уплотнения. Однако, при неправильном режиме уплотнения они могут остаться на готовом покрытии. Причинами дефекта могут быть высокая температура или повышенная пластичность состава смеси, недостаточное число проходов или остывание смеси до окончания укатки. Для устранения дефекта следует соответственно проверить и при необходимости откорректировать состав и температуру смеси, увеличить число проходов катков, применить более тяжелый каток или пневмокаток при окончательной укатке.

7.2.10 Некачественные швы сопряжения полос (разность уровней или расслоение смеси в шве) имеют причиной несоблюдение выше приведенных правил их выполнения. Поэтому для устранения дефекта следует четко соблюдать правила работ, целесообразно рекомендовать разогрев холодных спаек газовыми горелками или линейками дефектных мест с подкаткой катком.

7.2.11 Неравномерная толщина слоя вызывается, как правило, неправильной регулировкой выглаживающей плиты или повышенной скоростью движения укладчика (более 24 м/мин для тонких слоев и 15 м/мин для слоев толще 6 см). Дефект может быть устранен за счет корректировки работы выглаживающей плиты укладчика.

7.2.12 Продольные трещины вдоль полотна могут быть вызваны либо недостаточным уплотнением нижнего слоя или сцеплением с ним, либо сдвигом от тяжелого катка при разворотах, либо уплотнением слишком горячей смеси. Дефект, в случае двух последних причин, может быть устранен только частично, пока смеси находятся в горячем состоянии.

7.2.13 Возможные дефекты готового покрытия из литого асфальтобетона – наплывы в местах с продольным уклоном, могут возникать из-за расслоения смеси при перевозке; скользкость покрытия – из-за недостаточной вязкости вяжущего (глубина вдавливания штампа меньше нормы) или несоблюдении температурного режима укладки; выкрашивание в процессе эксплуатации покрытия, вызываемое плохой обработкой швов сопряжений полос или укладкой литой асфальтобетонной смеси в мокрую погоду.

7.2.14 Для предотвращения дефектов при работах с литым асфальтобетоном рекомендуется строгое соблюдение правил и норм. укладка холодного асфальта

Под влиянием света, тепла и кислорода битумные материалы стареют. В процессе старения одни составные части улетучиваются или окисляются, а другие уплотняются. Пластичность битума уменьшается, увеличивается хрупкость, появляются трещины. Это особенно опасно в агрессивных химических средах.

Колейность - дефект дорожного покрытия, обусловленный наличием на проезжей части колей, продольных углублений правильной формы в местах наката систематического приложения нагрузок от колес подвижного состава. Образуется при значительных осевых нагрузках, вследствие недостаточной прочности дорожной одежды, под влиянием тяжелых авто при интенсивном образовании трещин и проломов. Наличие колейности затрудняет выполнение маневров авто, ухудшают водоотвод и повышают опасность дорожного движения. При диагностике АД колейность различают по глубине до 15мм, 15-30мм и свыше 30мм. Измеряют колеи ручным и инструментальным способом. При ручном способе на гребне колей в полосе наката укладывают рейку с рекомендованной длиной 2м. Колею измеряют по каждой полосе движения отдельно в прямом и обратном направлении. Основной инструментальный способ измерения – лазерный профилограф.

Выкрашивание – разрушение дор. покрытия, в результате потери им отдельных зерен гравия и щебня или за счет потери связи между зернами материала на усовершенствованных покрытиях, а также на капитальном покрытии не жесткого типа при плохом сцеплении зерен щебня с битумом, или плохом перемешивании смеси, при использовании в покрытии некачественных материалов или при укладке материалов в дождливую либо холодную погоду. При диагностике измеряется в м 2

Шелушение – разрушение поверхности покрытия за счет отделения наружных тонких пленок материала, вызванного воздействием воды и низкой температуры. Особенно интенсивно происходит при частом замерзании и оттаивании покрытия и при использовании соляных смесей для борьбы с гололедом. Интенсивность шелушения зависит от качества материала. Пористые и слабые материалы более чувствительны к колебаниям температуры и чаще подвержены шелушению. Шелушение АБ покрытия наиболее интенсивно происходят в весенний период. При диагностике измеряется в м 2

Дефекты асфальтобетонных слоев покрытия можно разделить на две группы: – связанные с техническим состоянием, регулировкой и применением оборудования; – вызванные свойствами асфальтобетонной смеси.

Если причиной дефекта являются технологические свойства смеси, то ее обычно устраняют внесением изменений в состав смеси или в операции ее приготовления, хранения и транспортирования. Некоторые дефекты могут быть одновременно связаны с оборудованием и свойствами смеси. Выделить их в приоритетном порядке затруднительно.

1 - волнистая поверхность - короткие волны;

2 - волнистая поверхность - длинные волны;

3 - разрыв покрытия по всей ширине;

4 - разрыв покрытия в середине;

5 - разрыв покрытия по краям;

6 - неравномерная структура покрытия;

7 - следы от выглаживающей плиты;

8 - неровность покрытия;

9 - поверхностные тени;

10 - недостаточное предварительное уплотнение;

11 - некачественный продольный стык;

12 - некачественный поперечный стык;

13 - поперечные трещины;

14 - сдвиг покрытия при уплотнении катком;

15 - «жирные» пятна на поверхности покрытия;

16 - следы катка;

17 - недостаточное уплотнение покрытия.

Причины дефектов

1 - низкая температура смеси;

2 - температурная неоднородность смеси;

3 - смесь содержит влагу;

4 - сегрегация смеси (разделение);

5 - нерациональный состав смеси по битуму;

6 - неверный состав смеси по заполнителю;

7 - стояние катка на горячем покрытии;

8 - быстрое изменение направления движения катка;

9 - неправильный процесс укатки;

10 - некачественная подготовка основания;

22.Контроль качества строительства асфальтобетонных покрытий

При устройстве дорожных одежд качество работ контролируют в процессе всего цикла строительства. Контроль начинается с проверки качества исходных укладываемых материалов и оценки годности земляного полотна, основания или покрытия, на которые укладывают новый слой материала.

Служба технического контроля строительной организации проверяет качество асфальтобетонного покрытия в процессе его устройства. По окончании строительства проверяют качество готового покрытия.

Проверку исходных материалов и земляного полотна можно осуществлять по всем показателям или выборочно. Необходимое количество материала отбирают из массы, доставленной на участок строительства, и отправляют в лабораторию.

Проверка качества земляного полотна заключается в определении коэффициента уплотнения грунта, ровности поверхности, определении ширины полотна и уклонов, зернового состава грунта.

При укладке асфальтобетонной смеси на цементогрунтовое, битумогрунтовое и давно уложенное асфальтобетонное основание или. покрытие проверяют, насколько равномерно распределен вяжущий материал по поверхности слоя. У доставленной на строительство асфальтобетонной смеси проверяют ее температуру непосредственно в кузове автомобиля.

Контроль качества асфальтобетонного покрытия в процессе его устройства, т. е. в процессе укладки и уплотнения смеси, включает в себя проверку качества, установки боковых опорных брусьев; ровности и равномерности распределения асфальтобетонной смеси; толщины уложенного слоя;, ширины уложенного покрытия; уклонов покрытия; качества швов в сопряжениях уложенных полос; сцепления слоев покрытия между собой; технологической последовательности работы легких, средних и тяжелых катков, выполнения ими необходимого числа проходов и заданной скорости; температуры уплотняемой смеси; шероховатости поверхности.

Контроль качества готового покрытия включает в себя проверку ровности; коэффициента уплотнения; толщины слоев; прочности сцепления слоев; соответствия свойств асфальтобетона технической документации; шероховатости поверхности.

Качество швов определяют визуальным осмотром по наличию раковин и трещин. Могут быть также применены трехметровая рейка и приборы по определению шероховатости.

Все виды повреждений на асфальтобетонных покрытиях можно ориентировочно систематизировать следующим образом:

1-й вид повреждений. На асфальтобетонном покрытии появились макротрещины с шагом через 10-15 м (как правило, на 3-5-й год эксплуатации). Поверхность покрытия приобрела серый цвет. Детальное рассмотрение поверхности с помощью лупы позволяет увидеть мелкие волосяные трещины, что свидетельствует о начале старения асфальтобетона. Задача заключается в затормаживании старения асфальтобетона путем обработки омолаживающими составами;

2-й вид повреждений. На асфальтобетонном покрытии имеется колейность, возникшая в результате износа покрытия. Нижний слой асфальтобетона и несущий слой повреждений не имеют. На основании этого старый слой дорожного покрытия может рассматриваться как материал для повторного применения при ремонте покрытия. Потери материала вследствие истирания могут быть восполнены нанесением дополнительного тонкого слоя с расходом асфальтобетонной смеси 20-40 кг/м 2 . Новый слой необходимо довести до начальной толщины;

3-й вид повреждений. На асфальтобетонном покрытии имеются колеи, которые повторяются в нижнем слое вследствие их недоуплотнения. Необходимо установить, закончен ли процесс уплотнения, выявить причины. Это может быть недостаточное уплотнение слоя при строительстве, повышенная транспортная нагрузка на слои, неуспевшие сформироваться, или применение асфальтобетонных смесей повышенной пластичности. Для получения первоначальной толщины покрытия нужно восполнить потери, возникшие при износе. Однако, если устойчивость нижнего слоя недостаточна, необходимо снять двухслойное покрытие и заменить его новым, более прочным;

4-й вид повреждений. Неровности на асфальтобетонном покрытии в виде колей, просадок повторяются в несущем слое и основании. Искажение профиля является следствием уплотнения конструктивных слоев и грунтового основания. В этом случае возникшие потери от износа невелики и начальная толщина покрытия может быть восстановлена путем рыхления покрытия и его уплотнения без дополнительной новой смеси;

5-й вид повреждений. Неровности на асфальтобетонном покрытии в виде волн и наплывов за счет повышенной пластичности асфальтобетонной смеси. Несущие слои стабильны, работают в стадии упругих деформаций. Взрыхленная смесь из покрытия нуждается в улучшении путем добавления в нее нового материала, способствующего повышению сопротивления при сдвиге;

6-й вид повреждений. Повреждения в виде выкрашивания на больших площадях, выбоин и значительного количества трещин. Это происходит при комплексном воздействии транспортных нагрузок, погодно-климатических факторов за длительный срок службы. Также дефекты на покрытии образуются под влиянием мороза, проникновения воды в покрытие и несущие слои, из-за недостаточного сцепления между слоями, вырывания минеральных зерен из покрытия и применения тощих асфальтобетонных смесей.

В случаях когда отваливаются большие куски покрытия или образуются поперечные и продольные трещины, целесообразен капитальный ремонт всей дорожной конструкции.

Описание шести типичных дефектов, возникающих на автомобильных дорогах, показывает важность точного определения причин их возникновения для решения вопроса о выборе метода ремонта в каждом конкретном случае.