Изжить бетонобоязнь: опыт применения популярного материала для возведения дорог на примере Белоруссии и Казахстана
Наверняка при начале строительства цементобетонных дорог не обойдется без недочетов и косяков. Так эти ошибки по ходу дела и должны преодолеваться — дорогу (бетонную) осилит идущий. А чтобы коллизий было меньше, неплохо бы обратиться к опыту соседей, у которых почти наши менталитет, технический уровень и квалификация кадров.
Белоруссия нам пример?
Как следует из отчета «дочки» ГК «Автодор» — компании «Автодор-инжиниринг», в котором рассматривался опыт строительства дорог с цементобетонным покрытием на территории Белоруссии, строительство бетонных дорог здесь, как, наверное, и повсеместно в СССР, началось в конце шестидесятых годов прошлого века — видимо, по опыту более раннего строительства бетонного кольца вокруг Москвы, построенного в интересах войск ПВО. Примерно этим же временем датируется и строительство бетонки в Узбекистане. Думается, технология была одна, как и качество. По собственному опыту могу отметить, что езда по бетонному полотну на легковом автомобиле была удовольствием относительным: покрытие «шумело», регулярные поперечные швы давили на уши и отдавались «железнодорожным» постукиванием колес, что тоже комфорта не добавляло. Правда, качество бетона с тех пор наверняка стало лучше, а герметики для заделки швов сейчас вообще «космос».
Первая белорусская «бетонка» с монолитно-каркасным цементобетонным покрытием, соединившая Калинковичи и Пинск, была достаточно протяженной — 250 км. Несколько позже — к Олимпиаде-80 — была возведена дорога первой категории «Москва—Минск— Брест». Тогда впервые в истории СССР были применены бетоноукладчики со скользящими формами. Самое интересное, что это были машины советского производства, которые обустраивали дорожное основание из гравия и песка, укрепленное цементом. Как сообщается из отчета, это «положило начало массовому применению монолитного бетона при возведении дорог, в том числе и для местных дорог, а внедрение новой технологии в разы увеличило темпы строительства». Но в девяностые годы применение бетона в дорожном строительстве прекратилось.
К 2014 году в Белоруссии было в наличии около 2 тыс. км дорог из бетона. В разработанном по поручению Совета министров РБ техническом кодексе установившейся практики (Министерство архитектуры и строительства Белоруссии) появились нормативы для жестких дорожных покрытий. Тогда же появилось намерение при реконструкции участка автомобильной дороги Р-80 «Слобода—Паперня» (км 0,000 — км 14,77), на завершающем этапе строительства Второй кольцевой автомобильной дороги вокруг Минска (МКАД-2) делать покрытие проезжей части из цементобетона. Для этого было закуплено два бетоноукладочных комплекса Wirtgen (Германия) и Gomaco (США). Эта широко известная высокопроизводительная западная техника давала возможность укладывать дорожное полотно шириной 7,5 м со скоростью 2 м в минуту и 1 км цементобетонного покрытия в смену. Статус дороги был парадным, поэтому конструкция дорожного полотна была образцовой: она состояла из рабочего слоя земляного полотна, на котором покоилось песчаное основание толщиной 80 см, на нем —15 см технологического слоя из уплотненной щебеночно-гравийно-песчаной смеси. Далее укладывались слои из тощего бетона толщиной 14 см и песчаного асфальтобетона в 4 см для повышения деформационной устойчивости цементобетонного покрытия. В финале укладывался слой тяжелого бетона класса В 35 Btb 4,4 толщиной 24 см. За два года было введено в эксплуатацию 88 км дороги 1-й категории.
Очень интересно, что в составе этой дороги также был введен экспериментальный участок в районе деревни Петришки по технологии «мытого бетона», представлявшей собой структурную обработку поверхности после укладки цементобетона. Технологически это было удаление мелких фракций инертных составляющих из бетонной смеси. Поверхность покрытия «мытый бетон» была практически неотличима от асфальта. А это позволяет увеличить коэффициент сцепления колес с покрытием и устранить «бетонный» шум при движении автотранспорта. Это выгодно отличало данную технологию от технологии устройства покрытия «мешковиной» или «металлической щеткой», используемых в немецкой и американской технологиях.
Что касается нынешних реалий, в последнее время в РБ бетонных дорог не сильно прибавилось, хотя планы такие были. По выводу, сделанному в отчете, «в ближайшие 5 лет на территории республики строительство или реконструкция автомобильных дорог с использованием жестких цементобетонных покрытий не планируется».
А что в Казахстане?
В Казахстане ситуация иная. Местными властями было принято принципиальное решение строить дороги с цементобетонным покрытием. Мотивация — прирост интенсивности движения здесь составляет около 3% в год, растут и осевые нагрузки.
Сказано — сделано: за последние 10 лет протяженность автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями в РК увеличилась с 97 до 1 437 км, то есть более чем в 15 раз.
По словам директора дорожного департамента Республики Казахстан Дархана Соканова, реализация данных проектов требует применения новых технических и технологических решений, поскольку динамические нагрузки и погодные климатические условия Казахстана способствуют их интенсивному разрушению. По его же мнению, традиционная технология строительства бетонных дорог в условиях этой страны показала ряд недостатков. Наблюдается появление дефектов покрытия, возникающих вследствие концентрации в поверхностном слое уложенной бетонной смеси избытка воды, мелких фракций минеральных компонентов и вводимых добавок, что нарушает структуру бетона. Есть проблемы в устройстве деформационных швов, что приводит к снижению ровности покрытия и его растрескиванию. В итоге езда по бетонным дорогам в связи с нерациональной фактурой покрытия сопровождается заметным шумом.
Кроме того, отмечается недостаточная устойчивость автомобилей на проезжей части при высоких скоростях, объясняемая низким коэффициентом сцепления колес с покрытием, особенно в поперечном направлении.
Все это требует разработки теоретических основ строительства «правильных» цементобетонных покрытий и принятия нормативов и стандартов в дорожном строительстве.
Технологически было ясно, что следует решить такие задачи, как уплотнение бетонных смесей, правильное обустройство стыков между плитами. В этой связи были проанализированы основные технологические операции строительства бетонных дорог, где главная, от которой зависит качество дорожного покрытия, — уплотнение бетонной смеси. Ее плотность улучшает вибрация. Анализ, проведенный казахстанскими специалистами, показал, что частота вибрации в 150 Гц обеспечивает требуемую плотность бетона за исключением верхнего слоя покрытия. А получить плотный верхний слой можно с помощью дополнительного уплотнения.
Эффективность укладки бетонной смеси анализировалась путем определения равномерности структуры бетона. Для этого была проведена работа по сканированию отобранных кернов с бетонного покрытия. Проведенный анализ показал необходимость дополнительных манипуляций при укладке бетонной смеси, особенно финального покрытия. В связи с этим было решено подвергнуть доуплотнению верхнюю часть, до 3 см бетонного слоя.
Была также изучена возможность подавления шума при проезде по бетонным дорогам, выявлены причины и выработаны меры по достижению результатов в этой области. Кстати, выяснилось, что поверхность цементобетонного покрытия с фактурой «мытый бетон» обладает меньшей шумовой эмиссией и сопоставима с асфальтобетонной поверхностью.
Отдельно был рассмотрен вопрос обеспечения сцепления покрытия с колесами автотранспортных средств. Была проведена инструментальная оценка коэффициента сцепления на бетонном покрытии с поперечными насечками, нанесенными с помощью установки GripTester, которая засвидетельствовала достижение требуемых параметров сцепления, впрочем, данные оценки не позволили установить параметры устойчивости автомобиля при боковом заносе. Здесь на помощь пришел прибор, разработанный в Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ). Прибор «ППК-МАДИ-ВНИИБД» позволил провести измерения коэффициента сцепления перпендикулярно оси движения. Оказалось, что поперечный коэффициент сцепления в среднем в 1,5 раза меньше, чем вдоль дороги. Эти данные были учтены при разработке прикатного валика для нанесения шероховатости на бетонную поверхность. По мнению Дархана Соканова, наиболее устойчивой и вообще со всех сторон перспективной является поверхность, выполненная по технологии «мытый бетон».
В Казахстане строительство дорог с цементобетонным покрытием считается очень перспективным, и этот вид покрытия будет использоваться при строительстве дорог национального значения.