Как сделать идеальную дорогу
Сообщества › Это интересно знать. › Блог › Как строят дороги
Из чего строят дороги?
Строительство дороги дорогое и непростое дело. Сама дорога сложное инженерное сооружение, из которого мы видим только верхнюю часть: покрытие, да бордюры. Сама дорога — это многослойный пирог. Задача сложной конструкции дороги перераспределить нагрузки от машин на грунт. В зависимости от конструкции дороги бывают жесткие цементнобетонные, и не жесткие асфальтобетонные.
У цементнобетонной дороги связующим служит цемент. Главный плюс жесткой цементнобетонной дороги — долговечность. При правильной эксплуатации капитальный ремонт цементобетонным трассам требуется лишь через 24 года, а асфальтовым дорогам он требуется через 10 лет (да и то при соблюдении технологии).
В конце 60-х в СССР начали активно заниматься цементобетоными дорогами. Но цемента не хватало, шло массовое строительство жилья. Зато нефть была дешева и были открыты новые месторождения и стали развивать технологии строительства асфальтобетонных дорог. Однако, цементобетон успел получить большое распространение на Севере и в Сибири как основание при строительстве дорог и эти дороги стоят до сих пор.
Существуют два варианта строительства дорог из цементобетона. Первый – это монолитный бетон, вложенный в заготовку и твердеющий в естественных условиях. Второй сборный из железобетонных плит. Монолитный бетон отливается на месте. Однако в России нормальные условия для твердения бетона могут быть обеспечены в летний период, когда температура окружающей среды составляет не менее 15-17 град. С. Монолитная технология изготовления бетона непосредственно на трассах сильно ограничивает скорость строительства дорог и масштабное строительство в России затруднено. Второй способ строительства дорог из цементобетона это собирать дороги из преднапряженных железнобетонных плит сделанных на заводе. Заводские условия позволяют получить намного лучший бетон с заданными характеристиками, которые нереально получить в полевых условиях.
Таких дорог раньше много строили и в России. Вспомним, что МКАД раньше был построен из бетонных плит назывался «бетонкой» (сейчас так все еще продолжают называть Большое и Малое кольцо в Московской области). Однако у старой технологии был существенный недостаток: плиты разъезжались, поскольку требовали такого основания, чтобы одна плита не осаживалась относительно другой. Особенно эта проблема возникала при эксплуатации трасс большегрузными автомобилями.
Сегодня проблема основания полностью преодолена. Железобетонные плиты для дорог снабжены сквозными каналами в средней части диаметром 15-25 мм и шпунтованными боковыми гранями. Через каналы протягивают стальные тросы, покрытые защитной смазкой, которая обеспечивает им защиту от коррозии, а напрягаемая арматура располагается в полиэтиленовых трубках. За счет этого напрягаемой арматуре обеспечивается свободное перемещение, как в процессе натяжения, так и при эксплуатации конструкции. Между торцами железобетонных плит помещается герметик. Себестоимость таких дорог по новой технологии в среднем в два раза ниже, чем асфальтобетонных, поскольку радикально сокращаются затраты на подготовку основания.
В США 80% покрытий дорог – цементобетон. Асфальт используют только как верхний смягчающий слой для движения. В США впервые использовали эту технологию в 1921 году. Сегодня в США тысячи «вечных» автодорог и покрытий построены из сборного преднапряженного железобетона. Бельгия построила свой первый участок дороги из напряженного железобетона в 1950 году и интенсивно использует эту технологию с 1970 года. Причем, строятся не только магистрали, но и дороги регионального и местного значения. Во Франции эту технологию впервые применили в 1947 году, а повсеместно стали внедрять с 1983 года.
Видео о том как ремонтируют цементнобетонную дорогу:
Сейчас в России жестких бетонных трасс всего 2-3%, в Германии — более 40%, причем все возводимые у нас новые дороги — асфальтовые. Возможно потому, что битум для асфальта — серьезная статья доходов нефтяного бизнеса.
Самый нижний слой – слой основания – грунт, следующий слой – песок, затем идет щебень и последний верхний слой – дорожная одежда – или асфальт. Когда разрушается асфальт, возникают трещины и небольшие ямы на дороге, которые мешают передвижению, но, как говорится, «не смертельно». В любом случае асфальтобетон это сложная смесь из битума, бетона и наполнителя. От качества ингредиентов зависит долговечность слоя, поэтому дорожники проверяют покрытия, вынимая образцы асфальта.
Видео о том как делают асфальт для дорог:
Хорошее основание — залог хорошей дороги. В зависимости от предстоящего режима эксплуатации выбирается толщина щебеночного основания, количество слоев и размер щебенки. При укладке каждый слой щебня необходимо уплотнятся катком. Для повышения качества уплотнения основание проливают водой.
Георешетки и геотекстиль
Однако даже хорошо уложенное основание проседает: щебень уходит в песок, а песок перемешивается с грунтом, в верхнем слое появляется колея, на дороге образуются ямы.
Что бы этого избежать придумали армировать и разделять слои дороги. В 70-х годах 20 века придумали иглопробивной геотекстиль (в СССР он шел под названием «Дорнит»). Этот материал использовался на границе грунта с песком и не позволял этим слоям смешиваться, кроме того, в геотекстиле использовались дренирующие свойства, и он был способен выводить воду из полотна дороги. В тот момент это была прорывная технология.
Казалось, что она решает проблему некачественных дорог раз и навсегда. Но с течением времени нагрузки на автомобильные дороги возросли и применения геотекстиля стало уже недостаточным. Тогда стали применять плоская пластиковую георешетку между слоями песка и щебня. Эта технология дает эффект «заклинивания и фиксации». Щебень попадает в решетку и создает очень плотный слой. Такой слой намного менее восприимчив к динамическим нагрузкам в различных плоскостях.
Строительство с использованием новых материалов получило в развитых странах повсеместное распространение. Так, в Канаде, стране с похожими на российские климатическими условиями, геотекстиль применяется более чем на 90% федеральных дорог, георешетка – на более чем 60%. В США похожая картина. В Германии вообще почти 100% дорог с асфальтобенным покрытием строится с использованием геотекстиля и более 80% дорог с дополнительным армированием георешеткой.
В последнее десятилетие свою инфраструктуру начал активно развивать Китай, и там также активно используют геоматериалы. Как же обстоят дела в России? В 2011 году в РФ на федеральных дорогах 1 и 2 категории геотекстиль использовался меньше, чем в 50% случаев, а плоская георешетка – менее чем в 10% случаев! Фактически мы продолжаем строить дороги по технологиям прошлого столетия.
После того, как уложена основа из щебня, ее проливают специальной смоляной мастикой и приступают непосредственно к асфальтированию. Толщина асфальтобетонного покрытия так же, как и толщина щебеночного основания, зависит от интенсивности планируемой эксплуатации. Для придомовой территории обычной жилой многоэтажки, где движение фур не планируется, можно прекрасно обойтись одним слоем мелкозернистого асфальта толщиной 4-5 см. Для более серьезных условий необходимо уложить два слоя асфальта – нижний слой из крупнозернистого асфальтобетона толщиной 4-5 см, а верхний – из мелкозернистого тоже 4-5 см. Третий слой асфальта укладывается для особо напряженных дорог. Для особо напряженных дорог под асфальт укладывается армирующая металлическая сетка, которая перераспределяет нагрузку в верхнем слое. Слои асфальта сцепляются между собой битумной мастикой.
Асфальтобетонная смесь готовится на асфальтовых заводах. По большему счету это огромный миксер, который смешивает компоненты асфальтобетона и разогревает их. Заводы часто делаются мобильными, что бы сократить время доставки смеси, поскольку смесь укладывается в горячем виде.
Обычно на объект смесь доставляется самосвалами. Из 1 тонны асфальта получается в среднем 10 м2 асфальтобетонного покрытия толщиной 4 см. Итак, асфальт привозят, затем вручную или с помощью специальных машин – асфальтоукладчиков – распределяют по заданной территории, разравнивают, планируют и уплотняют с помощью катков, виброплит, трамбовок.
Процесс укладки асфальта зависит от погоды. Нельзя укладывать асфальт в сильный дождь. Кроме того, асфальтобетонная смесь – продукт горячий. В горячем состоянии ее отгружают на асфальтобетонном заводе и как можно быстрее, не давая ей остыть, ее нужно довезти, выгрузить, укатать. Особенно это актуально для холодного времени года.
Обустройство подъездной дороги к участку: «дедовский» метод
Необустроенные подъездные пути к участку — традиционная проблема любого человека, задумавшего строительство дома. Весной или осенью, стоит растаять снегу или пройти дождю, как грунтовые дороги превращаются в полосу препятствий, по которой можно проехать только на полноприводном внедорожнике или тракторе. Кроме этого, разбитые пути часто непреодолимы для тяжелой строительной техники. В грязи вязнут миксеры с бетоном, манипуляторы, грузовики со стеновыми блоками и плитами перекрытий. В результате срываются сроки строительства, застройщик тратит нервы и деньги, и ищет способ сделать качественную и сравнительно недорогую подъездную дорогу.
В этой статье мы расскажем о малораспространённой в частном строительстве технологии стабилизации грунта при помощи извести, жидкого стекла и цемента.
Промышленная технология стабилизации грунта
Некачественные общественные дороги и плохие подъездные пути к частным участкам — традиционная российская проблема. Обычная картинка: после окончания зимы с дорог вместе со снегом уходит асфальт, а грунтовые пути в деревнях и загородных поселениях напоминают кашу из грязи.
Чаще всего дорожники жалуются на наши суровые климатические условия, которые просто не выдерживает дорожное полотно. В сельской местности жители сетуют, что сколько не вываливай на дорогу бетонного или кирпичного боя или щебня, он всё равно весной уйдёт под землю. Каждый год ситуация повторяется снова и снова. Есть ли выход из этого положения?
За границей, в частности, в Германии и США, уже десятилетиями применяется технология стабилизации грунтов. Метод позволяет в кратчайшие сроки и при сравнительно небольших затратах, строить километры надёжных и долговечных дорог.
Такая дорога полностью готова для укладки асфальтобетона (строительство шоссе) или может эксплуатироваться, как обычная грунтовка или подъездной путь (без асфальтового покрытия), по которому могут ездить легковушки и грузовики.
Прежде, чем мы расскажем об этой методике, немного теории. Даже самый качественный асфальт, если его положить на нестабильное — просадочное основание, вскоре деформируется. В трещины попадёт вода, а песчаную «подушку» поднимет силами морозного пучения. В дальнейшем циклы заморозки и оттаивания приведут к увеличениям трещин, колейности, а также ускоренному износу (под нагрузкой от транспорта) дорожного покрытия.
Вывод: качественная дорога нуждается в надёжном основании. Это также важно и для обычной подъездной дороги в сельской местности. Поэтому хорошо подготовленное грунтовое основание (так же, как и для фундамента дома) — база всей дороги.
Стандартная технология подготовки дорожного основания заключается в создании «подушки» из песка и щебня. Для этого снимается верхний растительный слой почвы и производится выравнивание поверхности. Затем укладывается слой песка, который утрамбовывается. На него укладывают щебень, после чего «расстилают» асфальтобетон.
Недостатки этого способа:
Последний пункт особенно важен. С большими расходами ещё можно смириться, если гарантирован качественный результат, но зачастую вскоре «подушка» переувлажняется, покрытие приходит в негодность, и приходится снова заниматься точечным ремонтом дороги.
Технология стабилизации грунта позволяет избавиться от стандартной песчано-щебеночной «подушки», сократить количество строительной техники, провести все этапы подготовки основания фактически за один приём и при этом получить износоустойчивое, твёрдое и водонепроницаемое покрытие.
Суть технологии заключается в следующем: по дороге, подлежащей ремонту, или по новообустраиваемому пути движется специальный комбайн — машина ресайклер.
Ресайклер оснащен фрезами из твердосплавного материала, которые вращаются в барабане. Комбайн, двигаясь, измельчает старое дорожное покрытие. Главный нюанс: в барабан с фрезами подаётся специальный химический раствор — добавка, растворённая в воде — гидрофобизатор, и вяжущий компонент — цемент.
На выходе получается водонепроницаемое модифицированное прочное основание, которое после прохода грейдеров и виброкатков уплотняется. После окончательного набора прочности грунтоцемента по нему спокойно может ездить тяжелогруженый транспорт.
Экономическая целесообразность метода заключается в высокой скорости строительства. Нет необходимости завозить десятки и сотни тонн песка и щебня. Т.к. ресайклер использует «родной» грунт (после снятия плодородного слоя), который уже находится на дороге, включая суглинок, песок, щебень, остатки изношенного асфальта и т.д.
Соответственно: уменьшается цена за 1 кв. м такого покрытия, которое служит многие годы и не нуждается в ремонте или регулярном обновлении.
Укрепление подъездной грунтовой дороги своими руками
Рассмотрев хорошо себя зарекомендовавший промышленный метод, переходим к варианту его применения для «частников». Стандартная технология, по которой действуют обычные застройщики, когда хотят обустроить подъездные пути — заказ грузовиков со строительным мусором. Это могут быть отходы от сносимой многоэтажки, кирпичный или бетонный бой.
Вся эта масса сгружается кучами на «поплывшую» по весне подъездную дорогу, бой выравнивается бульдозером и утрамбовывается трактором. Затем на это основание (при наличии средств) дополнительно высыпается асфальтовая крошка или известняковый (более дешевый, чем гранитный) щебень. Результат такой деятельности — подъездной путь «работает» только один-два строительных сезона. После чего вся эта масса неравномерно «уходит» в грунт.
Грузовики за лето набивают в грунтовке глубокие колеи, которые весной снова заполняются водой, и ремонт дороги приходится повторять заново. А это — новые расходы и фактически впустую зарытые в землю деньги.
У меня есть участок, и я начал строиться. Грунт на участке – глина. Как только она намокает, то становится, как пластилин. Трактор зарывается по самое брюхо. Подъездная дорога тоже проблемная. Дренажных канав по бокам нет. Грузовик с песком на грунтовке буксует и роет глубокие колеи. Пришлось его вытаскивать. По рассказам соседей, дорогу «правили» путём многократного подсыпания асфальтовой крошки, но толку от этого чуть. Хочу сделать въезд на участок, но так, чтобы не разориться на этом. Слышал про метод известкования грунта, задумался – работает ли он?
На фото ниже участок и подъездная дорога Borodak.
Ситуация, знакомая многим.
Не советую в зимние месяцы заниматься обустройством дорог. У нас в ноябре несколько лет назад люди не стали ждать морозов, загнали на бездорожье трактор, который утонул в грязи. Пришлось его потом выкапывать. Лучше подождать, когда всё подсохнет, сделать водоотвод, а потом приступить к строительству грунтовки. Про использование извести для укрепления дороги слышал, но сам не делал.
Один из факторов, усложняющих строительство долговечной грунтовой дороги в посёлке — отсутствие водоотвода от полотна. В результате грунт переувлажняется, со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями. Поэтому, в первую очередь, требуется обустроить дренажные канавы.
Т.к. Borodak ждать не мог, у него возникла следующая идея:
Я пробовал зимой налить на землю гашеной извести — свежегашеное молочко (известь, растворённая в воде). Грунт стал заметно твёрже, но тяжелый грузовик, наверное, не проедет, думаю повторить процедуру.
Я долго мучился с грунтом на участке — торф с глиной, в результате весной машины проваливались. Решил применить известкование. Развёл известь в воде в пропорции 3 кг на 10 литров. Пролил гашеной известью грунт. Подождал месяц. Результат: грунт стал крепче, и машина не провалилась.
Метод известкования грунта в нашей стране применялся ещё в 1926-30-х годах. Он показал хорошие результаты в дорожном строительстве при обустройстве дорог на влагонасыщенном грунте.
Ещё один похожий метод – силикатирование грунта, т.е. обработка грунта жидким стеклом. Метод также был успешно опробован на опытных участках дорог в 20-х годах прошлого века в СССР. Кроме этого, во время Великой Отечественной войны бойцы наступающей Красной армии использовали методику силикатирования «разбитых» грунтовых дорог для их укрепления, чтобы по ним могла проехать военная техника.
Способ также не получил широкого распространения из-за низкой морозостойкости. Переходим к рассмотрению третьего способа — цементации грунта, который в целом повторяет промышленный способ, описанный выше.
Я взял за основу методику стабилизации и укрепления грунта цементом, вычитав о ней в книге, выпущенной в СССР ещё в 1941 году! Купил следующее оборудование:
Denengine действовал так: брал цемент, из расчёта 5-7% от объёма перемешиваемого грунта, и равномерно рассыпал его на дороге. Затем несколько раз перепахал грунт мотоблоком для равномерного перемешивания грунтоцемента. Добавил порошковое мыло, увлажнил дорогу. Ещё 3 раза все перепахал, а затем прошелся по дороге виброплитой два раза.
Даже после сильных дождей после проезда джипа на дороге не остаётся следов от шин.
По словам пользователя, после начала строительства по этой дороге прошли: экскаватор, 16 грузовиков, манипулятор, под завязку нагруженный блоками ФБС и дорожными плитами. Весь транспорт спокойно проехал по дороге, не застрял и не «убил» грунтовку.
Сезон показал, что в сухом состоянии дорога напоминает укатанный асфальт. Я укрепил полотно всего на глубину около 15 см. После проезда грузовиков дорогу немного подразбило, но не критично. Летом ещё раз повторю укрепление грунта.
Подведение итогов: строительная практика показывает, что зачастую не нужно искать какие-то чудо-методы обустройства подъездных дорог. Всё уже давно придумано и является «хорошо забытым старым». Надо только следовать проверенным решениям.
А те пользователи портала, которые хотели бы узнать о «стандартных» методиках строительства грунтовок и «пирожках» дорожных покрытий на основе геотекстиля, щебня и песка, могут прочитать об этом во второй части статьи. Следите за обновлениями на портале!
В теме FORUMHOUSE обсуждается метод укрепления грунта известью, жидким стеклом и цементом. В этой статье рассказывается про юридические аспекты самостоятельного строительства подъездных дорог к участку и нюансах выбора земли под застройку.