Дорожная одежда что это
Всё об асфальтировании / Справочник / Дорожная одежда
Общие сведения о дорожной одежде
Дорожная одежда — конструктивный элемент автомобильной дороги, представляющий собой многослойное искусственное сооружение (каждый слой которого выполнен из дорожно-строительного материала разной прочности), воспринимающее нагрузку от транспортных средств и передающее ее на грунт земляного полотна, обеспечивающее расчетный срок службы и транспортно-эксплуатационные показатели дороги.
Строительство автомобильной дороги слагается из поэтапного сооружения отдельных ее элементов, важнейшим из которых по значению и стоимости является дорожная одежда. Совокупные затраты на устройство дорожной одежды могут составлять 60–70 % от общей стоимости строительства дороги. Состоянием дорожной одежды определяется допустимая скорость, а также безопасность дорожного движения.
Конструкция дорожной одежды
Типовая конструкция автомобильной дороги представляет собой дорожную одежду и земляное полотно, на которое опирается дорожная одежда. Воспринимая нагрузку от транспортных средств, дорожная одежда передает ее на верхнюю часть земляного полотна (рабочий слой). Помимо этого, дорожная одежда испытывает целый комплекс как внешних, связанных с погодно-климатическими факторами, так и внутренних воздействий, связанных с грунтово-гидрологическими условиями местности.
Возникающие в дорожной одежде вертикальные и горизонтальные напряжения от воздействия транспорта затухают с глубиной. Этим фактором обусловлена многослойность конструкции дорожной одежды, каждый слой которой создается из дорожно-строительного материала разной прочности.
В верхних слоях дорожной одежды преобладают напряжения и деформации растяжения, в нижних слоях — сжатия и сдвига. Традиционный способ создания дорожной одежды предполагает применение материалов с убывающей жесткостью, прочностью и другими свойствами материалов по толщине. В верхних слоях применяются наиболее прочные и жесткие материалы, а с увеличением расстояния от поверхности дорожной одежды до грунта земляного полотна прочность и жесткость дорожно-строительных материалов снижается.
Типовая дорожная одежда состоит из 2 конструктивных элементов:
Дорожное покрытие
Дорожное покрытие — верхняя, наиболее прочная часть дорожной одежды, непосредственно воспринимающая нагрузку от транспортных средств и подвергающаяся воздействию погодно-климатических факторов. Дорожное покрытие обеспечивает такие транспортно-эксплуатационные качества дороги как ее ровность и коэффициент сцепления (шероховатость).
В зависимости от типа дорожной одежды (капитальности и жесткости), а также категории автомобильной дороги, дорожное покрытие может включать следующие слои:
Слой износа (защитный слой) — тонкий поверхностный слой дорожного покрытия, устраиваемый с целью повышения шероховатости покрытия, увеличения срока службы верхнего слоя покрытия за счет исключения его износа, а также для защиты конструктивных слоев дорожной одежды от влаги, проникания атмосферных осадков и агрессивных жидкостей. Слои износа могут устраиваться путем поверхностной обработки покрытия литыми эмульсионно-минеральными смесями (по технологии сларри-сил, микросюрфейсинг и др.), а также путем традиционного асфальтирования с применением ЩМА, литых или уплотняемых асфальтобетонных смесей. Слои износа и защитные слои покрытия, как правило, не учитываются при расчете общей прочности дорожной одежды и в процессе эксплуатации дороги периодических обновляются (по мере истирания и износа).
Дорожное основание
Дорожное основание — нижняя часть дорожной одежды, расположенная под дорожным покрытием и обеспечивающая совместно с ним перераспределение и снижение давления на грунт земляного полотна, а также морозоустойчивость и осушение всей дорожной конструкции. Дорожное основание состоит из несущей части (включающей верхний и нижний слои) и дополнительных слоев основания.
Дополнительные слои основания — слои, располагаемые между несущей частью дорожного основания и подстилающим грунтом, предусматриваемые при неблагоприятных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условиях. Дополнительные слои основания могут выполнять морозозащитную, дренирующую и/или теплоизолирующую функцию, обеспечивая таким образом общую стабильность работы дорожной конструкции под действием погодно-климатических и грунтово-гидрологических факторов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой, его называют морозозащитным, теплоизолирующим, гидроизолирующим, капилляропрерывающим, противозаиливающим и др.
В зависимости от назначения дополнительные слои основания устраиваются из песка, минеральных материалов (укрепленных или неукрепленных вяжущим), грунтов обработанных вяжущим, а также из различных геоматериалов (геотекстиля, геокомпозита и т.п.).
Материалы слоев дорожной одежды
Материалы слоев дорожной одежды, их общая толщина и толщина отдельных слоев должны обеспечивать шероховатость и стабильную во времени ровность поверхности, а также прочность и морозоустойчивость всей дорожной конструкции.
Толщина слоя дорожной одежды назначается с учетом процесса формирования стойкой структуры слоя и его соединения с существующей конструкцией. В общем случае толщина слоя должна в 1,5 и более раза превышать размер самой большой фракции зерен материала этого слоя. Кроме того, для конкретных видов дорожно-строительных материалов определяется минимально допустимая толщина слоя:
Классификация дорожных одежд
В зависимости от механических свойств
Повышение жесткости дорожной одежды является одним из двух способов повышения эксплуатационных характеристик покрытия автомобильной дороги (2-й способ — повышение эластичности дорожных одежд).
В зависимости от срока службы и уровня надежности
Обеспечение капитальности и надежности дорожной одежды в процессе строительства автомобильной дороги, является одним из основных путей повышения качества и долговечности дорожного покрытия.
Конструкция дорожной одежды
Дорожная одежда помогает обеспечить автомобильным дорогам максимально возможные эксплуатационные характеристики за счет определенной функциональности каждого из технологических слоев. Если конструкция дорожной одежды будет сооружена с нарушениями или ошибками, физико-механические характеристики дороги будут ниже расчетных, что сократит срок службы полотна.
«Дорожная одежда – конструкция из нескольких технологических слоев, используемая при строительстве автомобильных дорог, пешеходных зон и некоторых других объектов. Основное назначение многослойной дорожной одежды – перераспределение и поглощение нагрузки на покрытие, а также повышение характеристик дорожного полотна»
Автомобильные дороги высокой категории имеют более сложную конструкцию дорожной одежды, чем дороги низких категорий, что обусловлено различным назначением объектов. Однако стоимость работ по укладке асфальта и устройства основания окупается за счет достижения высокой прочности и долговечности покрытия, а также снижения потребности в ремонте.
Для чего дорожная одежда делается многослойной
Оптимально подобранные материалы конструктивных слоев, а также их количество и толщина, позволяет наиболее эффективно поглощать внешнюю нагрузку на дорожное полотно, а также обеспечивать высокую прочность и устойчивость всего сооружения.
Благодаря правильной конструкции дороги, нагрузка, создаваемая транспортным потоком, перераспределяется на большую площадь, а также затухает по мере углубления. Соответственно, дорожная одежда должна обладать характеристиками, подходящими для расчетной нагрузки на дорожное полотно.
Пример. Для федеральной трассы, по которой постоянно движется не только легковой, но и грузовой транспорт, толщина некоторых технологических слоев будет больше, а используемые материалы качественней. Кроме того, необходимо учитывать рост транспортной нагрузки в будущем. Также для усиления конструкции возможно использование дополнительных материалов и технологий.
Как распределяется прочность слоев
| Область дорожной одежды | Краткое описание |
|---|---|
| Верхние конструктивные слои | Имеют более высокую прочность и твердость. Рассчитаны для сопротивления механическому износу, деформации и растяжению. |
| Нижние конструктивные слои | Имеют более низкую прочность и твердость. Рассчитаны для сопротивления на сжатие и сдвиги. |
Другими словами, чем дальше от поверхности, тем ниже прочность и твердость материалов, так как на разную глубину приходится нагрузка разного характера. Именно благодаря такому формату укладки дорожная одежда имеет высокие и сбалансированные физико-механические характеристики.
Какие конструктивные слои имеет дорожная одежда
Дорожная одежда практически для любого объекта состоит из следующих групп слоев:
Если детальнее, то типовая конструкция дорожного полотна выглядит следующим образом:
Также при строительстве некоторых типов автодорог между слоями асфальтобетона может быть уложена дополнительная геосетка, чтобы повысить эксплуатационные характеристики асфальтобетонного покрытия.
Кроме того, между слоями асфальта и щебня, а также между соседствующими слоями асфальтобетона осуществляется проливка битумными эмульсиями, что повышает адгезию. Битум нельзя назвать отдельным конструктивным слоем, однако ни одна дорожная одежда без него не обходится.
Верхние слои асфальтобетона
Дорожная одежда включает в себя несколько слоев асфальтобетона различной плотности. В первую очередь укладывается более пористая асфальтовая смесь, а затем менее пористая и более прочная, рассчитанная на сопротивляемость износу, а также повышению шероховатости покрытия для обеспечения сцепления автомобильных колес с дорогой.
Также плотный верхний слой асфальта препятствует попаданию влаги во внутренние слои дорожного полотна, что повышает срок службы сооружения. Если вода попадет во внутренние слои покрытия, при ее замерзании будет происходить расширение, которое способно разрушить покрытие изнутри. Это особенно актуально для нашей страны, так как в течение года неоднократно происходят перепады температур от плюсовых к минусовым, и обратно.
Основные разновидности асфальтобетона по составу:
Песчаный асфальт обладает наиболее низкими из данного списка эксплуатационными характеристиками, поэтому подходит для устройства только тех типов покрытия, на которые не будет оказываться серьезного внешнего воздействия. Это могут быть пешеходные зоны или какие-то частные территории.
Гравийный асфальт имеет более высокие физико-механические характеристики, и может использоваться для устройства покрытия автомобильных дорог высоких категорий. Однако в настоящее время данная разновидность асфальтобетона практически полностью вытеснена щебеночно-мастичными смесями.
Щебеночно-мастичный асфальт (ЩМА) является лидером данного списка по своим эксплуатационным характеристикам. Может использоваться, в том числе, для дорог I категории с повышенной транспортной нагрузкой. Твердые горные породы в составе ЩМА формируют прочный каркас покрытия, а добавление специальных целлюлозных волокон предотвращает растекание битумного вяжущего.
Обратите внимание. Цена укладки асфальта будет отличаться в зависимости от материала, так как более прочный асфальтобетон стоит дороже. Однако за счет высоких физико-механических характеристик и длительного срока службы использование высококачественного асфальта более чем оправданно.
Основные разновидности асфальтобетона по технологии укладки:
| Материал | Описание |
|---|---|
| Горячий асфальт | Горячий асфальт обладает высокими эксплуатационными характеристиками, поэтому дорожная одежда с использованием данного асфальтобетона может использоваться для строительства дорог любых категорий. При укладке смесь необходимо разогреть до 110-130°C, а температура воздуха должна быть не менее +5°C. |
| Холодный асфальт | Холодный асфальт имеет более низкие физико-механические характеристики, поэтому не подходит для устройства покрытия на загруженных автомобильных дорогах. Однако преимущество холодного асфальта в другом – набор прочности происходит за счет испарения углеводородных соединений. |
Благодаря этому данный материал не нужно разогревать перед укладкой, а работы могут проводиться даже в холодные сезоны. Чаще всего холодные смеси используются для ямочного ремонта, что особенно актуально, когда привести покрытие в норму нужно в кратчайшие сроки.
Данный материал имеет жидкую консистенцию, а набор прочности в процессе остывания обеспечивает остаточную пористость в пределах 2%. Может использоваться для дорог любой категории.
Щебеночный слой
Качественный щебень под слоями асфальтобетона способен увеличить характеристики всей дорожной одежды. Укладывается щебеночный слой либо сразу смешанными фракциями, либо сначала более крупными, а сверху более мелкими. Это необходимо для обеспечения достаточной плотности данного технологического слоя.
Чем выше будут характеристики щебня, тем выше будут показатели всего слоя. К примеру, на сегодняшний день нередко используется так называемый «черный щебень». Дорожная одежда с применением такого материала будет еще более прочной и устойчивой.
Черная щебеночная смесь представляет собой сбалансированную пропорцию щебня и вяжущего материала. Щебень может быть гранитным, гравийным или известняковым. В роли вяжущего материала чаще всего выступают битумные эмульсии.
Геосетка или георешетка
Геосетка или георешетка – специальный материал из прочных синтетических нитей и волокон, в процессе скрепления которых формируется сетчатая структура. Имеет высокую прочность и длительный срок службы, а также может иметь различную гибкость. Геосетка под щебеночным слоем выполняет армирующую функцию, за счет чего вся дорожная одежда становится более устойчивой и долговечной.
Геосетка является разновидностью георешеток, однако имеет более плоскую форму, тогда как георешетки делаются объемными.
Помимо повышения прочности, геосетка также воспринимает вертикальную нагрузку от проезжающих транспортных средств, превращая ее в горизонтальную и распределяя на большую площадь. За счет этого воздействие на более глубокие слои значительно снижается.
Таким образом, геосетка имеет три основных свойства:
Если бы не геосетка, щебень бы попросту вдавливался в песок, из-за чего дорожная одежда быстро бы приходила в негодность за счет нарушения конструкции.
Однако дорожная одежда с геосеткой имеет и другие преимущества:
Песчаный слой
Песчаная подушка способствует стабилизации дорожного полотна. Слой уплотненного песка обеспечивает амортизацию, а также частично выполняет дренажную функцию. Чаще всего используется песок с мелкими фракциями.
Типовая дорожная одежда включает песчаный слой толщиной около 40 сантиметров. Изначально песка отсыпается больше, однако в процессе уплотнения объем уменьшается.
Геотекстиль
Геотекстиль внешне напоминает обыкновенную ткань, однако изготавливает он из прочных синтетических материалов. При строительстве автомобильных дорог чаще всего используется геотекстиль из полипропиленовых или полиэфирных синтетических волокон, однако в качестве исходных могут быть и некоторые другие материалы.
Подобное геополотно отличается высокой прочностью, достаточной эластичностью, длительным сроком службы и экологичностью.
Дорожная одежда с геотекстилем обладает более высокими характеристиками, благодаря свойствам данного материала:
С учетом того, что около 80% грунта в нашей считается глинистым, использование геотекстиля просто необходимо, чтобы обеспечить достаточную прочность и влагоизоляцию.
Грунтовое или земляное полотно
Перед тем, как начать строительство дороги, грунтовое основание должно быть правильно подготовлено. За счет этого вся дорожная одежда будет обладать более высокими характеристиками, вследствие чего увеличится срок службы автодороги в целом и каждого конструктивного слоя отдельно.
После выкапывания котлована нужной глубины земляное полотно расчищают и уплотняют, чтобы начать строительство. Также на данном этапе происходит сооружение дренажной системы, которая позволит эффективно отводить воду в сторону и дороги.
Классификация дорожных одежд
Выше была описана дорожная одежда с типовой конструкцией. Однако в некоторых случаях дорожная одежда может иметь меньше конструктивных слоев, параллельно с чем понижается и категория покрытия. Классифицировать дорожные одежды можно по жесткости и уровню эксплуатационных характеристик.
В зависимости от жесткости выделяются:
В условиях российского климата применение цементобетона в качестве покрытия невозможно, так как данный материал разрушается под воздействием низких температур в совокупности с транспортной нагрузкой.
Однако нежесткая дорожная одежда обладает достаточно высокими физико-механическими характеристиками, которые вполне подходят для строительства автодорог высоких категорий.
Также дорожная одежда может классифицироваться по надежности
Используется при строительстве дорог любых категорий, имеет ориентировочный срок службы 15 лет (для асфальтобетонного покрытия).
Характеризуется покрытием из высококачественного асфальтобетона или цементобетона. Как правило, это горячий мелкозернистый асфальтобетон с высокой плотностью I или II марки, а также ЩМА.
Используется при строительстве дорог IV-V категорий, имеет ориентировочный срок службы 12 лет (для асфальтобетонного покрытия).
Характеризуется покрытием из асфальтобетона или цементобетона среднего качества. Как правило, это горячий мелкозернистый асфальтобетон с высокой плотностью II или III марки.
В качестве покрытия также допускается использование черного щебня.
Характеризуется покрытием из каменистых материалов с применением битумного вяжущего. Это может быть щебень, гравий или некоторые другие материалы.
Характеризуется грунтовым покрытием, в которое иногда добавляются специальные укрепляющие добавки органического или неорганического происхождения.
Обратите внимание, что указанный срок службы может отличаться от реального. Это связано с тем, что на разных дорогах может быть разная нагрузка, различные климатические условия, для устройства покрытий может использоваться различный асфальтобетон и так далее.
Выводы
Дорожная одежда – многослойная конструкция, включающая в себя различные технологические слои из разных материалов. Используется при строительстве автомобильных дорог, а также пешеходных зон и некоторых других территорий.
Конструкция дорожной одежды может отличаться в зависимости от типа объекта, для которого производится строительство. Например, дорожная одежда для автомобильных дорог I или II категории будет включать больше материалов (обязательно высокого качества) будет отличаться от дорожной одежды для дорог IV-V категорий.
За счет многослойности обеспечивается повышение эксплуатационных характеристик дороги. Верхние слои предназначены для сопротивления износу и механическим нагрузкам, а более глубокие слои отвечают за стабилизацию. Кроме того, нагрузка от транспортных средств затухает по мере углубления, а также распределяется на большую площадь за счет некоторых конструктивных элементов (в данном случае это геосетка).
Какие слои включает конструкция дорожной одежды:
При этом для верхних слоев используется комбинация из асфальтобетона различной плотности, где самый прочный асфальт находится на поверхности. Также возможно использование дополнительных материалов для повышения эксплуатационных характеристик.
Классифицировать дорожную одежду можно по жесткости и уровню надежности. Капитальная дорожная одежда используется для дорог высоких категорий, а некоторые другие разновидности вовсе могут не иметь асфальтобетонного покрытия (например, грунтовые дороги).
От того, насколько правильной конструкцией будет обладать дорожная одежда зависят эксплуатационные характеристики и срок службы автомобильных дорог и других подобных сооружений.
Дорожная одежда
Дорожная одежда-это совокупность конструктивных слоёв дорожного покрытия, выполненных из различных материалов. Дорожная одежда укладывают на подготовленное земляное полотно, обычно на ширину проезжей части.
— площадь распространения давления на грунт земляного полотна
В противном случае временное сопротивление грунта будет превышено и сделается неизбежным появление повреждений дорожного полотна, образование на поверхности дороги рытвин и колей.
Дорожная одежда (рис.50), как правило, состоит из покрытия, основания и дополнительных слоев основания. Дорожную одежду считают прочной, если под действием многократно повторяющихся нагрузок от движущегося транспорта она сохраняет в течение заданного срока службы сплошную и достаточно ровную поверхность покрытия.
Рис. 50 Конструктивные слои дорожных одежд
Покрытие — верхний слой дорожной одежды, который может состоять из слоя износа, периодически возобновляемого по мере его истирания, и основного слоя, определяющего эксплуатационные свойства покрытия. Оно должно быть наиболее прочным, износо- и термостойким, водонепроницаемым, ровным и шероховатым.
Для снижения расхода дорожно-строительных материалов применяют покрытия, состоящие из двух слоев. Нижний слой непосредственно не подвергаемый воздействию колес автомобилей, строят из менее прочных материалов, чем верхний слой.
Основание — несущая часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием передачу нагрузок на грунт земляного полотна. Основание, как правило, состоит из двух или более прочных слоев, из которых верхние часто укреплены вяжущим с целью создания достаточно прочного слоя под покрытием. Для нижних слоев можно применять менее прочные и менее морозостойкие материалы, но при этом водоустойчивые и неразмокаемые.
Дополнительный слой основания — нижний конструктивный слой дорожной одежды, выполняющий наряду с передачей нагрузок на земляное полотно также функции морозозащитные, дренирующие, выравнивающие и защиты от заиливания.
Дорожные одежды классифицируются:
1.По типам покрытия
— асфальтобетонные из горячих плотных смесей I и II марок;
— асфальтобетонные из холодных смесей I марки;
— дегтебетонные из горячих плотных смесей I марки.
— асфальтобетонные из горячих смесей III марки;
— асфальтобетонные из холодных смесей II марки;
— дегтебетонные из горячих и холодных смесей II марки;
— из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими материалами (смешением в установке, на дороге, пропиткой);
— переходные с поверхностной обработкой.
— булыжные из колотого камня;
— грунтовые, укрепленные вяжущими материалами,
— из малопрочных каменных материалов, шлаков;
— грунтовые, улучшенные различными местными материалами.
б) Нежесткие дорожные одежды определяют слои, устройство которых может быть реализовано из различного вида асфальтобетона, грунтов, материалов, укрепленных зернистыми материалами (гравий, щебень и др.), цементом, битумом и другими материалами.